UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
FACULDADE DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE POacuteS-GRADUACcedilAtildeO EM ENGENHARIA CIVIL
COMPOacuteSITOS POLIMEacuteRICOS COM RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute PARA
MITIGACcedilAtildeO DE EFEITOS TEacuteRMICOS COMO ESTRATEacuteGIAS
ECO-ALTERNATIVAS EM HABITACcedilOtildeES NA AMAZOcircNIA
ANDREZZA DE MELO BARBOSA
MANAUS
2016
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
FACULDADE DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE POacuteS-GRADUACcedilAtildeO EM ENGENHARIA CIVIL
ANDREZZA DE MELO BARBOSA
COMPOacuteSITOS POLIMEacuteRICOS COM RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute PARA
MITIGACcedilAtildeO DE EFEITOS TEacuteRMICOS COMO ESTRATEacuteGIAS
ECO-ALTERNATIVAS EM HABITACcedilOtildeES NA AMAZOcircNIA
Orientadora Profordf Drordf Virginia Mansanares Giacon
Co-orientadora Profordf Drordf Lucieta Guerreiro Martorano
MANAUS
2016
Dissertaccedilatildeo apresentada ao
Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em
Engenharia Civil da Universidade
Federal do Amazonas como
requisito parcial para a obtenccedilatildeo
do tiacutetulo de Mestra em Engenharia
Civil aacuterea de concentraccedilatildeo em
Materiais e Componentes de
Construccedilatildeo
Agrave minha amada famiacutelia
Ao meu amor por tudo
Aos meus queridos amigos
A todos os professores desde os primeiros que contribuiacuteram para minha formaccedilatildeo
E agrave comunidade cientiacutefica que possa desfrutar desta pequena contribuiccedilatildeo
Dedico
A Deus pela oportunidade onde posso estudar e ajudar ao proacuteximo com o que aprendi e
aprendo a cada dia Este eacute um dos conceitos fundamentais de valorizar a vida para mim
Agrave Universidade Federal do Amazonas pela oportunidade de ingresso no mestrado
Ao Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia civil da Faculdade de tecnologia da UFAM
pelo apoio ao ensino e aprendizagem nesta trajetoacuteria
Agrave professora Virgiacutenia Giacon pelo acolhimento desde o iniacutecio deste caminho bem como suas
orientaccedilotildees e subsiacutedios os quais foram fundamentais para que este trabalho se concretizasse
professora Meu muito obrigada
Agrave minha co-orientadora Lucieta Martorano verdadeira ldquomatildee cientiacuteficardquo que me estende a
matildeo indistintamente e que nunca desistiu de lutar por seus ideais e seus alunos A profissional
que sou e o ser humano que me tornei existem porque a tenho como mentora
Aos teacutecnicos dos laboratoacuterios especialmente Rosinaldo por todo o apoio e ajuda nos
momentos de duacutevidas e incertezas processuais Acrescento ainda os caros Diego e Beatriz
tambeacutem de extremo valor para este trabalho Gratidatildeo a vocecircs
Aos parceiros cientiacuteficos que dividiram as salas de aula comigo e que me ajudaram em
inuacutemeros momentos muito obrigada Fabriacutecio Viviane Gleicyanne e os demais que
partilharam desta construccedilatildeo cientiacutefica
Agrave CAPES pela concessatildeo da bolsa de mestrado que permitiu o aporto financeiro para o
desenvolvimento desta pesquisa
E a todos que contribuiacuteram direta ou indiretamente para a obtenccedilatildeo deste trabalho de
mestrado
Agradeccedilo
Vocecirc natildeo sabe o quanto eacute forte ateacute que essa seja a sua uacutenica opccedilatildeo
-Autor desconhecido-
RESUMO
A capital do Amazonas estaacute situada em uma zona bioclimaacutetica cuja ventilaccedilatildeo cruzada e uso
de condicionador de ar satildeo estrateacutegias necessaacuterias para se atingir a zona de conforto Em
Manaus o desconforto teacutermico oriundo de altas temperaturas e da umidade relativa do ar estaacute
presente na maior parte do ano Ao avaliar aacutereas urbanas construiacutedas em termos de envoltoacuteria
do edifiacutecio a cobertura costuma ser uma das principais responsaacuteveis pelo ganho de cargas
teacutermicas necessitando de estrateacutegias de projeto que contemplem elementos capazes de
atenuar o calor Em adiccedilatildeo a esses atenuantes teacutermicos apresenta-se como oportunidade de
negoacutecio na construccedilatildeo civil estrateacutegias eco-alternativas a partir de resiacuteduos agroindustriais
com potencial de uso como material sustentaacutevel a exemplo dos caroccedilos de accedilaiacute que satildeo
descartados em cidades como Beleacutem e Manaus O objetivo neste trabalho foi avaliar
compoacutesitos polimeacutericos com resina bicomponente agrave base de oacuteleo de mamona e reforccedilados
com partiacuteculas de caroccedilo do accedilaiacute para mitigaccedilatildeo de efeitos teacutermicos em habitaccedilotildees na
Amazocircnia Para a realizaccedilatildeo desta pesquisa foram levantados dados de oferta de resiacuteduos e
posterior coleta de materiais em mini-beneficiadoras para a realizaccedilatildeo das caracterizaccedilotildees
fiacutesicas morfoloacutegicas e quiacutemicas nos caroccedilos triturados aleacutem de fiacutesicas mecacircnicas e
termograacuteficas nos compoacutesitos Os resultados evidenciaram que somente em 2015 foram
produzidas mais de 13 mil toneladas de accedilaiacute no Amazonas sendo que o caroccedilo representa
cerca de 80 do fruto descartado como lixo Pesquisas apontam que o resiacuteduo orgacircnico de
accedilaiacute natildeo possui valor agregado sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para
produccedilatildeo de adubo O processamento para produccedilatildeo das placas iniciou-se com a secagem dos
caroccedilos tratamento em estufa para posterior trituraccedilatildeo em moinho de facas e peneiramento
em 5 tipos de peneiras para testes de granulometria Os compoacutesitos foram produzidos com
base em um delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) variando-se as
porcentagens de resina 10 125 e 15 Deste modo obteve-se 5 tipos de placas
denominadas Grossa 15 Grossa 10 Misturadas 125 Meacutedia 15 e Meacutedia 10 Placas
ou paineacuteis do tipo Grossa 15 apresentaram melhores resultados de inchamento e absorccedilatildeo
de aacutegua itens importantes em relaccedilatildeo agraves variaccedilotildees dimensionais dos paineacuteis Os resultados
termograacuteficos tambeacutem apontaram esse tipo de placa como a mais indicada para o uso em
forros devido agrave sua caracteriacutestica refletiva e seu potencial para o conforto teacutermico Esses
resultados indicam ainda que as placas possuem alto potencial de uso sustentaacutevel por conter
mateacuteria prima de fontes renovaacuteveis como no caso da mamona para a resina e do caroccedilo de
accedilaiacute como reforccedilo mitigando a ldquopegada de lixordquo ambiental do accedilaiacute bem como do preacute-
poliacutemero que eacute utilizado somente em 75 da composiccedilatildeo da placa Conclui-se que as placas
podem apresentar um benefiacutecio ambiental mitigando resiacuteduos e promovendo conforto
teacutermico em habitaccedilotildees aleacutem de apontar novos elementos de valoraccedilatildeo para o accedilaiacute integrando
conhecimentos da construccedilatildeo civil arquitetura e agrometeorologia em consonacircncia com
poliacuteticas puacuteblicas de cidades sustentaacuteveis na Amazocircnia
Palavras-chave Atenuador de calor Placas de Fontes Renovaacuteveis caroccedilo de palmeira
Termografia infravermelho Construccedilotildees Sustentaacuteveis
ABSTRACT
Amazonas state capital is located in a bioclimatic zone where cross ventilation and the use of
air conditioning are necessary strategies for achieving the desired comfort In Manaus
thermal discomfort originated from high temperatures and relative air humidity is present for
most of the year When assessing urban built-up areas in terms of external coating the
buildings roof is often one of the main responsible for the thermal load gain requiring design
strategies which support elements capable of attenuating heat In addition to these thermal
mitigators the bulk of agroindustrial waste is presented as a business opportunity for the
construction industry as a sustainable material with the accedilaiacute stone as an example which is
discarded in cities as Beleacutem and Manaus The present work is aimed at testing polymeric
composites from castor oil based bicomponent resin reinforced with accedilaiacute stone particulates for
mitigating the thermal effects on Amazon households In order to perform this work waste
supply data was surveyed and posterior collection of material in small processing companies
was performed for characterizing the composites physical morphological and thermal
properties The results demonstrated that only in 2015 more than 13000 tons of accedilaiacute were
produced in the Amazonas state and its stone represents about 80 percent of the fruit being
disposed as waste Research indicates that the organic residue from accedilaiacute does not have high
added value being often allocated for firing in ovens or for composting The sheet production
process began with drying of the stones oven treatment for posterior milling in a cutting mill
and sieving in five screen types for grain size tests The composites were produced according
to an experimental design with a central point taking into account 3 resin amounts 10 125
and 15 This way 5 types of sheets were obtained denominated Thick 15 Thick 10
Mixed 1 2 and 3 125 Medium 15 and Medium 10 Thick 15 type sheets provided
better swelling and water absorption results important items with regard to the panels
dimensional variations The thermography results also pointed this type of sheet as the most
suitable for use in ceiling headliners and partitions due to its potential for thermal comfort
These results indicate that the sheets possess a high potential for sustainable use since they
contain raw products from renewable sources as in the case of castor for the resin and the
accedilaiacute stone for the reinforcement mitigating the accedilaiacute environmental waste footprint as well as
the one for the prepolymer which accounts for only 75 of the sheet composition The
conclusion is that the sheets provide an important environmental benefit mitigating residues
and promoting thermal comfort in housing as well as indicating new valuation elements for
accedilaiacute integrating knowledge from Civil Construction Architecture and Agrometeorology in
accord with the public policies for sustainable cities in the Amazon
Keywords Thermal comfort Renewable materials Acai waste Infrared thermography
Sustainable Buildings
LISTA DE FIGURA
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo 27
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36
Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida 41
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio 42
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares 50
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b) 54
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b) 55
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina () 62
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina 66
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina () 67
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa 68
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
26
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute 34
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais 47
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 53
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 57
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona 61
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho 67
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de
Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro
EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva
EMB ndash EuroMDFBoard
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica
IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do
Amazonas
IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia
INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change
MDF - Medium Density Fiberboard
MDP - Medium Density Particleboard
OSB - Oriented Strand Board
PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos
PU - Poliuretano
SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas
TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry
TG - Termogravimetria
UF - Ureia Formaldeiacutedo
UFAM - Universidade federal do Amazonas
USP - Universidade de Satildeo Paulo
SUMAacuteRIO
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15
11 OBJETIVO GERAL 16
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18
21 O ACcedilAIacute 18
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19
22 COMPOacuteSITOS 20
23 ADESIVOS - RESINAS 21
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25
31 MATERIAIS 25
32 MEacuteTODOS 25
321 Processamento 27
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33
3232 Produccedilatildeo das placas 35
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38
3241 Ensaio de Inchamento 38
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39
325 Anaacutelise estatiacutestica 45
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46
412 Teor de umidade () 46
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70
5 - CONCLUSOtildeES 76
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77
REFEREcircNCIAS 78
ANEXO 90
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
abarcando todas as granulometrias estudadas
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de Madeira da Amazocircnia - Cumaru (Dipteryx Odorata) e Resina Poliuretana agrave Base de Oacuteleo
de Mamona Poliacutemeros Satildeo Carlos v 24 n 6 p726-732 jun 2014 DOI
httpdxdoiorg1015900104-14281594
90
ANEXO
91
92
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
FACULDADE DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE POacuteS-GRADUACcedilAtildeO EM ENGENHARIA CIVIL
ANDREZZA DE MELO BARBOSA
COMPOacuteSITOS POLIMEacuteRICOS COM RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute PARA
MITIGACcedilAtildeO DE EFEITOS TEacuteRMICOS COMO ESTRATEacuteGIAS
ECO-ALTERNATIVAS EM HABITACcedilOtildeES NA AMAZOcircNIA
Orientadora Profordf Drordf Virginia Mansanares Giacon
Co-orientadora Profordf Drordf Lucieta Guerreiro Martorano
MANAUS
2016
Dissertaccedilatildeo apresentada ao
Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em
Engenharia Civil da Universidade
Federal do Amazonas como
requisito parcial para a obtenccedilatildeo
do tiacutetulo de Mestra em Engenharia
Civil aacuterea de concentraccedilatildeo em
Materiais e Componentes de
Construccedilatildeo
Agrave minha amada famiacutelia
Ao meu amor por tudo
Aos meus queridos amigos
A todos os professores desde os primeiros que contribuiacuteram para minha formaccedilatildeo
E agrave comunidade cientiacutefica que possa desfrutar desta pequena contribuiccedilatildeo
Dedico
A Deus pela oportunidade onde posso estudar e ajudar ao proacuteximo com o que aprendi e
aprendo a cada dia Este eacute um dos conceitos fundamentais de valorizar a vida para mim
Agrave Universidade Federal do Amazonas pela oportunidade de ingresso no mestrado
Ao Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia civil da Faculdade de tecnologia da UFAM
pelo apoio ao ensino e aprendizagem nesta trajetoacuteria
Agrave professora Virgiacutenia Giacon pelo acolhimento desde o iniacutecio deste caminho bem como suas
orientaccedilotildees e subsiacutedios os quais foram fundamentais para que este trabalho se concretizasse
professora Meu muito obrigada
Agrave minha co-orientadora Lucieta Martorano verdadeira ldquomatildee cientiacuteficardquo que me estende a
matildeo indistintamente e que nunca desistiu de lutar por seus ideais e seus alunos A profissional
que sou e o ser humano que me tornei existem porque a tenho como mentora
Aos teacutecnicos dos laboratoacuterios especialmente Rosinaldo por todo o apoio e ajuda nos
momentos de duacutevidas e incertezas processuais Acrescento ainda os caros Diego e Beatriz
tambeacutem de extremo valor para este trabalho Gratidatildeo a vocecircs
Aos parceiros cientiacuteficos que dividiram as salas de aula comigo e que me ajudaram em
inuacutemeros momentos muito obrigada Fabriacutecio Viviane Gleicyanne e os demais que
partilharam desta construccedilatildeo cientiacutefica
Agrave CAPES pela concessatildeo da bolsa de mestrado que permitiu o aporto financeiro para o
desenvolvimento desta pesquisa
E a todos que contribuiacuteram direta ou indiretamente para a obtenccedilatildeo deste trabalho de
mestrado
Agradeccedilo
Vocecirc natildeo sabe o quanto eacute forte ateacute que essa seja a sua uacutenica opccedilatildeo
-Autor desconhecido-
RESUMO
A capital do Amazonas estaacute situada em uma zona bioclimaacutetica cuja ventilaccedilatildeo cruzada e uso
de condicionador de ar satildeo estrateacutegias necessaacuterias para se atingir a zona de conforto Em
Manaus o desconforto teacutermico oriundo de altas temperaturas e da umidade relativa do ar estaacute
presente na maior parte do ano Ao avaliar aacutereas urbanas construiacutedas em termos de envoltoacuteria
do edifiacutecio a cobertura costuma ser uma das principais responsaacuteveis pelo ganho de cargas
teacutermicas necessitando de estrateacutegias de projeto que contemplem elementos capazes de
atenuar o calor Em adiccedilatildeo a esses atenuantes teacutermicos apresenta-se como oportunidade de
negoacutecio na construccedilatildeo civil estrateacutegias eco-alternativas a partir de resiacuteduos agroindustriais
com potencial de uso como material sustentaacutevel a exemplo dos caroccedilos de accedilaiacute que satildeo
descartados em cidades como Beleacutem e Manaus O objetivo neste trabalho foi avaliar
compoacutesitos polimeacutericos com resina bicomponente agrave base de oacuteleo de mamona e reforccedilados
com partiacuteculas de caroccedilo do accedilaiacute para mitigaccedilatildeo de efeitos teacutermicos em habitaccedilotildees na
Amazocircnia Para a realizaccedilatildeo desta pesquisa foram levantados dados de oferta de resiacuteduos e
posterior coleta de materiais em mini-beneficiadoras para a realizaccedilatildeo das caracterizaccedilotildees
fiacutesicas morfoloacutegicas e quiacutemicas nos caroccedilos triturados aleacutem de fiacutesicas mecacircnicas e
termograacuteficas nos compoacutesitos Os resultados evidenciaram que somente em 2015 foram
produzidas mais de 13 mil toneladas de accedilaiacute no Amazonas sendo que o caroccedilo representa
cerca de 80 do fruto descartado como lixo Pesquisas apontam que o resiacuteduo orgacircnico de
accedilaiacute natildeo possui valor agregado sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para
produccedilatildeo de adubo O processamento para produccedilatildeo das placas iniciou-se com a secagem dos
caroccedilos tratamento em estufa para posterior trituraccedilatildeo em moinho de facas e peneiramento
em 5 tipos de peneiras para testes de granulometria Os compoacutesitos foram produzidos com
base em um delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) variando-se as
porcentagens de resina 10 125 e 15 Deste modo obteve-se 5 tipos de placas
denominadas Grossa 15 Grossa 10 Misturadas 125 Meacutedia 15 e Meacutedia 10 Placas
ou paineacuteis do tipo Grossa 15 apresentaram melhores resultados de inchamento e absorccedilatildeo
de aacutegua itens importantes em relaccedilatildeo agraves variaccedilotildees dimensionais dos paineacuteis Os resultados
termograacuteficos tambeacutem apontaram esse tipo de placa como a mais indicada para o uso em
forros devido agrave sua caracteriacutestica refletiva e seu potencial para o conforto teacutermico Esses
resultados indicam ainda que as placas possuem alto potencial de uso sustentaacutevel por conter
mateacuteria prima de fontes renovaacuteveis como no caso da mamona para a resina e do caroccedilo de
accedilaiacute como reforccedilo mitigando a ldquopegada de lixordquo ambiental do accedilaiacute bem como do preacute-
poliacutemero que eacute utilizado somente em 75 da composiccedilatildeo da placa Conclui-se que as placas
podem apresentar um benefiacutecio ambiental mitigando resiacuteduos e promovendo conforto
teacutermico em habitaccedilotildees aleacutem de apontar novos elementos de valoraccedilatildeo para o accedilaiacute integrando
conhecimentos da construccedilatildeo civil arquitetura e agrometeorologia em consonacircncia com
poliacuteticas puacuteblicas de cidades sustentaacuteveis na Amazocircnia
Palavras-chave Atenuador de calor Placas de Fontes Renovaacuteveis caroccedilo de palmeira
Termografia infravermelho Construccedilotildees Sustentaacuteveis
ABSTRACT
Amazonas state capital is located in a bioclimatic zone where cross ventilation and the use of
air conditioning are necessary strategies for achieving the desired comfort In Manaus
thermal discomfort originated from high temperatures and relative air humidity is present for
most of the year When assessing urban built-up areas in terms of external coating the
buildings roof is often one of the main responsible for the thermal load gain requiring design
strategies which support elements capable of attenuating heat In addition to these thermal
mitigators the bulk of agroindustrial waste is presented as a business opportunity for the
construction industry as a sustainable material with the accedilaiacute stone as an example which is
discarded in cities as Beleacutem and Manaus The present work is aimed at testing polymeric
composites from castor oil based bicomponent resin reinforced with accedilaiacute stone particulates for
mitigating the thermal effects on Amazon households In order to perform this work waste
supply data was surveyed and posterior collection of material in small processing companies
was performed for characterizing the composites physical morphological and thermal
properties The results demonstrated that only in 2015 more than 13000 tons of accedilaiacute were
produced in the Amazonas state and its stone represents about 80 percent of the fruit being
disposed as waste Research indicates that the organic residue from accedilaiacute does not have high
added value being often allocated for firing in ovens or for composting The sheet production
process began with drying of the stones oven treatment for posterior milling in a cutting mill
and sieving in five screen types for grain size tests The composites were produced according
to an experimental design with a central point taking into account 3 resin amounts 10 125
and 15 This way 5 types of sheets were obtained denominated Thick 15 Thick 10
Mixed 1 2 and 3 125 Medium 15 and Medium 10 Thick 15 type sheets provided
better swelling and water absorption results important items with regard to the panels
dimensional variations The thermography results also pointed this type of sheet as the most
suitable for use in ceiling headliners and partitions due to its potential for thermal comfort
These results indicate that the sheets possess a high potential for sustainable use since they
contain raw products from renewable sources as in the case of castor for the resin and the
accedilaiacute stone for the reinforcement mitigating the accedilaiacute environmental waste footprint as well as
the one for the prepolymer which accounts for only 75 of the sheet composition The
conclusion is that the sheets provide an important environmental benefit mitigating residues
and promoting thermal comfort in housing as well as indicating new valuation elements for
accedilaiacute integrating knowledge from Civil Construction Architecture and Agrometeorology in
accord with the public policies for sustainable cities in the Amazon
Keywords Thermal comfort Renewable materials Acai waste Infrared thermography
Sustainable Buildings
LISTA DE FIGURA
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo 27
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36
Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida 41
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio 42
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares 50
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b) 54
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b) 55
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina () 62
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina 66
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina () 67
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa 68
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
26
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute 34
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais 47
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 53
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 57
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona 61
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho 67
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de
Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro
EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva
EMB ndash EuroMDFBoard
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica
IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do
Amazonas
IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia
INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change
MDF - Medium Density Fiberboard
MDP - Medium Density Particleboard
OSB - Oriented Strand Board
PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos
PU - Poliuretano
SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas
TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry
TG - Termogravimetria
UF - Ureia Formaldeiacutedo
UFAM - Universidade federal do Amazonas
USP - Universidade de Satildeo Paulo
SUMAacuteRIO
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15
11 OBJETIVO GERAL 16
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18
21 O ACcedilAIacute 18
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19
22 COMPOacuteSITOS 20
23 ADESIVOS - RESINAS 21
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25
31 MATERIAIS 25
32 MEacuteTODOS 25
321 Processamento 27
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33
3232 Produccedilatildeo das placas 35
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38
3241 Ensaio de Inchamento 38
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39
325 Anaacutelise estatiacutestica 45
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46
412 Teor de umidade () 46
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70
5 - CONCLUSOtildeES 76
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77
REFEREcircNCIAS 78
ANEXO 90
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
abarcando todas as granulometrias estudadas
78
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90
ANEXO
91
92
Agrave minha amada famiacutelia
Ao meu amor por tudo
Aos meus queridos amigos
A todos os professores desde os primeiros que contribuiacuteram para minha formaccedilatildeo
E agrave comunidade cientiacutefica que possa desfrutar desta pequena contribuiccedilatildeo
Dedico
A Deus pela oportunidade onde posso estudar e ajudar ao proacuteximo com o que aprendi e
aprendo a cada dia Este eacute um dos conceitos fundamentais de valorizar a vida para mim
Agrave Universidade Federal do Amazonas pela oportunidade de ingresso no mestrado
Ao Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia civil da Faculdade de tecnologia da UFAM
pelo apoio ao ensino e aprendizagem nesta trajetoacuteria
Agrave professora Virgiacutenia Giacon pelo acolhimento desde o iniacutecio deste caminho bem como suas
orientaccedilotildees e subsiacutedios os quais foram fundamentais para que este trabalho se concretizasse
professora Meu muito obrigada
Agrave minha co-orientadora Lucieta Martorano verdadeira ldquomatildee cientiacuteficardquo que me estende a
matildeo indistintamente e que nunca desistiu de lutar por seus ideais e seus alunos A profissional
que sou e o ser humano que me tornei existem porque a tenho como mentora
Aos teacutecnicos dos laboratoacuterios especialmente Rosinaldo por todo o apoio e ajuda nos
momentos de duacutevidas e incertezas processuais Acrescento ainda os caros Diego e Beatriz
tambeacutem de extremo valor para este trabalho Gratidatildeo a vocecircs
Aos parceiros cientiacuteficos que dividiram as salas de aula comigo e que me ajudaram em
inuacutemeros momentos muito obrigada Fabriacutecio Viviane Gleicyanne e os demais que
partilharam desta construccedilatildeo cientiacutefica
Agrave CAPES pela concessatildeo da bolsa de mestrado que permitiu o aporto financeiro para o
desenvolvimento desta pesquisa
E a todos que contribuiacuteram direta ou indiretamente para a obtenccedilatildeo deste trabalho de
mestrado
Agradeccedilo
Vocecirc natildeo sabe o quanto eacute forte ateacute que essa seja a sua uacutenica opccedilatildeo
-Autor desconhecido-
RESUMO
A capital do Amazonas estaacute situada em uma zona bioclimaacutetica cuja ventilaccedilatildeo cruzada e uso
de condicionador de ar satildeo estrateacutegias necessaacuterias para se atingir a zona de conforto Em
Manaus o desconforto teacutermico oriundo de altas temperaturas e da umidade relativa do ar estaacute
presente na maior parte do ano Ao avaliar aacutereas urbanas construiacutedas em termos de envoltoacuteria
do edifiacutecio a cobertura costuma ser uma das principais responsaacuteveis pelo ganho de cargas
teacutermicas necessitando de estrateacutegias de projeto que contemplem elementos capazes de
atenuar o calor Em adiccedilatildeo a esses atenuantes teacutermicos apresenta-se como oportunidade de
negoacutecio na construccedilatildeo civil estrateacutegias eco-alternativas a partir de resiacuteduos agroindustriais
com potencial de uso como material sustentaacutevel a exemplo dos caroccedilos de accedilaiacute que satildeo
descartados em cidades como Beleacutem e Manaus O objetivo neste trabalho foi avaliar
compoacutesitos polimeacutericos com resina bicomponente agrave base de oacuteleo de mamona e reforccedilados
com partiacuteculas de caroccedilo do accedilaiacute para mitigaccedilatildeo de efeitos teacutermicos em habitaccedilotildees na
Amazocircnia Para a realizaccedilatildeo desta pesquisa foram levantados dados de oferta de resiacuteduos e
posterior coleta de materiais em mini-beneficiadoras para a realizaccedilatildeo das caracterizaccedilotildees
fiacutesicas morfoloacutegicas e quiacutemicas nos caroccedilos triturados aleacutem de fiacutesicas mecacircnicas e
termograacuteficas nos compoacutesitos Os resultados evidenciaram que somente em 2015 foram
produzidas mais de 13 mil toneladas de accedilaiacute no Amazonas sendo que o caroccedilo representa
cerca de 80 do fruto descartado como lixo Pesquisas apontam que o resiacuteduo orgacircnico de
accedilaiacute natildeo possui valor agregado sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para
produccedilatildeo de adubo O processamento para produccedilatildeo das placas iniciou-se com a secagem dos
caroccedilos tratamento em estufa para posterior trituraccedilatildeo em moinho de facas e peneiramento
em 5 tipos de peneiras para testes de granulometria Os compoacutesitos foram produzidos com
base em um delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) variando-se as
porcentagens de resina 10 125 e 15 Deste modo obteve-se 5 tipos de placas
denominadas Grossa 15 Grossa 10 Misturadas 125 Meacutedia 15 e Meacutedia 10 Placas
ou paineacuteis do tipo Grossa 15 apresentaram melhores resultados de inchamento e absorccedilatildeo
de aacutegua itens importantes em relaccedilatildeo agraves variaccedilotildees dimensionais dos paineacuteis Os resultados
termograacuteficos tambeacutem apontaram esse tipo de placa como a mais indicada para o uso em
forros devido agrave sua caracteriacutestica refletiva e seu potencial para o conforto teacutermico Esses
resultados indicam ainda que as placas possuem alto potencial de uso sustentaacutevel por conter
mateacuteria prima de fontes renovaacuteveis como no caso da mamona para a resina e do caroccedilo de
accedilaiacute como reforccedilo mitigando a ldquopegada de lixordquo ambiental do accedilaiacute bem como do preacute-
poliacutemero que eacute utilizado somente em 75 da composiccedilatildeo da placa Conclui-se que as placas
podem apresentar um benefiacutecio ambiental mitigando resiacuteduos e promovendo conforto
teacutermico em habitaccedilotildees aleacutem de apontar novos elementos de valoraccedilatildeo para o accedilaiacute integrando
conhecimentos da construccedilatildeo civil arquitetura e agrometeorologia em consonacircncia com
poliacuteticas puacuteblicas de cidades sustentaacuteveis na Amazocircnia
Palavras-chave Atenuador de calor Placas de Fontes Renovaacuteveis caroccedilo de palmeira
Termografia infravermelho Construccedilotildees Sustentaacuteveis
ABSTRACT
Amazonas state capital is located in a bioclimatic zone where cross ventilation and the use of
air conditioning are necessary strategies for achieving the desired comfort In Manaus
thermal discomfort originated from high temperatures and relative air humidity is present for
most of the year When assessing urban built-up areas in terms of external coating the
buildings roof is often one of the main responsible for the thermal load gain requiring design
strategies which support elements capable of attenuating heat In addition to these thermal
mitigators the bulk of agroindustrial waste is presented as a business opportunity for the
construction industry as a sustainable material with the accedilaiacute stone as an example which is
discarded in cities as Beleacutem and Manaus The present work is aimed at testing polymeric
composites from castor oil based bicomponent resin reinforced with accedilaiacute stone particulates for
mitigating the thermal effects on Amazon households In order to perform this work waste
supply data was surveyed and posterior collection of material in small processing companies
was performed for characterizing the composites physical morphological and thermal
properties The results demonstrated that only in 2015 more than 13000 tons of accedilaiacute were
produced in the Amazonas state and its stone represents about 80 percent of the fruit being
disposed as waste Research indicates that the organic residue from accedilaiacute does not have high
added value being often allocated for firing in ovens or for composting The sheet production
process began with drying of the stones oven treatment for posterior milling in a cutting mill
and sieving in five screen types for grain size tests The composites were produced according
to an experimental design with a central point taking into account 3 resin amounts 10 125
and 15 This way 5 types of sheets were obtained denominated Thick 15 Thick 10
Mixed 1 2 and 3 125 Medium 15 and Medium 10 Thick 15 type sheets provided
better swelling and water absorption results important items with regard to the panels
dimensional variations The thermography results also pointed this type of sheet as the most
suitable for use in ceiling headliners and partitions due to its potential for thermal comfort
These results indicate that the sheets possess a high potential for sustainable use since they
contain raw products from renewable sources as in the case of castor for the resin and the
accedilaiacute stone for the reinforcement mitigating the accedilaiacute environmental waste footprint as well as
the one for the prepolymer which accounts for only 75 of the sheet composition The
conclusion is that the sheets provide an important environmental benefit mitigating residues
and promoting thermal comfort in housing as well as indicating new valuation elements for
accedilaiacute integrating knowledge from Civil Construction Architecture and Agrometeorology in
accord with the public policies for sustainable cities in the Amazon
Keywords Thermal comfort Renewable materials Acai waste Infrared thermography
Sustainable Buildings
LISTA DE FIGURA
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo 27
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36
Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida 41
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio 42
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares 50
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b) 54
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b) 55
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina () 62
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina 66
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina () 67
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa 68
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
26
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute 34
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais 47
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 53
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 57
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona 61
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho 67
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de
Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro
EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva
EMB ndash EuroMDFBoard
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica
IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do
Amazonas
IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia
INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change
MDF - Medium Density Fiberboard
MDP - Medium Density Particleboard
OSB - Oriented Strand Board
PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos
PU - Poliuretano
SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas
TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry
TG - Termogravimetria
UF - Ureia Formaldeiacutedo
UFAM - Universidade federal do Amazonas
USP - Universidade de Satildeo Paulo
SUMAacuteRIO
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15
11 OBJETIVO GERAL 16
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18
21 O ACcedilAIacute 18
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19
22 COMPOacuteSITOS 20
23 ADESIVOS - RESINAS 21
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25
31 MATERIAIS 25
32 MEacuteTODOS 25
321 Processamento 27
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33
3232 Produccedilatildeo das placas 35
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38
3241 Ensaio de Inchamento 38
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39
325 Anaacutelise estatiacutestica 45
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46
412 Teor de umidade () 46
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70
5 - CONCLUSOtildeES 76
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77
REFEREcircNCIAS 78
ANEXO 90
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
abarcando todas as granulometrias estudadas
78
REFEREcircNCIAS
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meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio Rio de Janeiro ABNT 2002 32 p
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 15220 Desempenho teacutermico de
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habitaccedilotildees unifamiliares de interesse social Rio de Janeiro ABNT 2003 23 p
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de
meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio RJ ABNT 2006 51 p
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de
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TAPPI T 211 om-02 Ash in wood pulp paper and paperboard combustion at 525ordmC
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em 17 nov 2016
TAPPI T222 om-02 Acid-insolub lignin in wood and pulp 2002 5p Disponiacutevel
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UN-HABITAT World cities report 2016 Urbanization and development ndash Emerging
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out 2016
VARANDA Luciano Donizeti Produccedilatildeo e avaliaccedilatildeo do desempenho de paineacuteis de
partiacuteculas de Eucalyptus grandis confeccionados com adiccedilatildeo de casca de aveia Satildeo
Carlos USP 2012 156 Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Ciecircncia e Engenharia de Materiais)
VASCONCELOS Raimundo Pereira de MELO FILHO Joatildeo de Almeida SANTOS Flaacutevia
Regina Silva dos QUIRINO Magnoacutelia Grangero MARQUES Maria Gorett dos Santos Use
of amazon vegetable fibers waste and woods for the production of polymeric composites In
LAHR Francisco Antonio Rocco SAVASTANO JUNIOR Holmer FIORELLI Juliano
(Org) Non-conventional Building Materials based on agro-industrial wastes Bauru
Tiliform 2015 p 313-328 Disponiacutevel em
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89
WRAY C AKBARI H The effects of roof reflectance on air temperatures surrounding a
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WILLFOumlR S M SMEDS A I HOLMBOMA B R Chromatographic analysis of lignans
Journal of Chromatography A v1112 p64-77 2006 DOI
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YAN Libo KASAL Bohumil HUANG Liang A review of recent research on the use of
cellulosic fibres their fibre fabric reinforced cementitious geo-polymer and polymer
composites in civil engineering Composites Part B Engineering Volume 92 1 May 2016
Pages 94ndash132 httpdxdoiorg101016jcompositesb201602002
ZANUNCIO A J V COLODETTE J L Teores de lignina e aacutecidos urocircnicos na madeira e
polpa celuloacutesica de Eucalipto Revista Aacutervore Viccedilosa-MG v35 n2 p341-347 2011
ZAU M D L VASCONCELOS R P de GIACON V M LAHR F A R Avaliaccedilatildeo das
Propriedades Quiacutemica Fiacutesica e Mecacircnica de Paineacuteis Aglomerados Produzidos com Resiacuteduo
de Madeira da Amazocircnia - Cumaru (Dipteryx Odorata) e Resina Poliuretana agrave Base de Oacuteleo
de Mamona Poliacutemeros Satildeo Carlos v 24 n 6 p726-732 jun 2014 DOI
httpdxdoiorg1015900104-14281594
90
ANEXO
91
92
A Deus pela oportunidade onde posso estudar e ajudar ao proacuteximo com o que aprendi e
aprendo a cada dia Este eacute um dos conceitos fundamentais de valorizar a vida para mim
Agrave Universidade Federal do Amazonas pela oportunidade de ingresso no mestrado
Ao Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia civil da Faculdade de tecnologia da UFAM
pelo apoio ao ensino e aprendizagem nesta trajetoacuteria
Agrave professora Virgiacutenia Giacon pelo acolhimento desde o iniacutecio deste caminho bem como suas
orientaccedilotildees e subsiacutedios os quais foram fundamentais para que este trabalho se concretizasse
professora Meu muito obrigada
Agrave minha co-orientadora Lucieta Martorano verdadeira ldquomatildee cientiacuteficardquo que me estende a
matildeo indistintamente e que nunca desistiu de lutar por seus ideais e seus alunos A profissional
que sou e o ser humano que me tornei existem porque a tenho como mentora
Aos teacutecnicos dos laboratoacuterios especialmente Rosinaldo por todo o apoio e ajuda nos
momentos de duacutevidas e incertezas processuais Acrescento ainda os caros Diego e Beatriz
tambeacutem de extremo valor para este trabalho Gratidatildeo a vocecircs
Aos parceiros cientiacuteficos que dividiram as salas de aula comigo e que me ajudaram em
inuacutemeros momentos muito obrigada Fabriacutecio Viviane Gleicyanne e os demais que
partilharam desta construccedilatildeo cientiacutefica
Agrave CAPES pela concessatildeo da bolsa de mestrado que permitiu o aporto financeiro para o
desenvolvimento desta pesquisa
E a todos que contribuiacuteram direta ou indiretamente para a obtenccedilatildeo deste trabalho de
mestrado
Agradeccedilo
Vocecirc natildeo sabe o quanto eacute forte ateacute que essa seja a sua uacutenica opccedilatildeo
-Autor desconhecido-
RESUMO
A capital do Amazonas estaacute situada em uma zona bioclimaacutetica cuja ventilaccedilatildeo cruzada e uso
de condicionador de ar satildeo estrateacutegias necessaacuterias para se atingir a zona de conforto Em
Manaus o desconforto teacutermico oriundo de altas temperaturas e da umidade relativa do ar estaacute
presente na maior parte do ano Ao avaliar aacutereas urbanas construiacutedas em termos de envoltoacuteria
do edifiacutecio a cobertura costuma ser uma das principais responsaacuteveis pelo ganho de cargas
teacutermicas necessitando de estrateacutegias de projeto que contemplem elementos capazes de
atenuar o calor Em adiccedilatildeo a esses atenuantes teacutermicos apresenta-se como oportunidade de
negoacutecio na construccedilatildeo civil estrateacutegias eco-alternativas a partir de resiacuteduos agroindustriais
com potencial de uso como material sustentaacutevel a exemplo dos caroccedilos de accedilaiacute que satildeo
descartados em cidades como Beleacutem e Manaus O objetivo neste trabalho foi avaliar
compoacutesitos polimeacutericos com resina bicomponente agrave base de oacuteleo de mamona e reforccedilados
com partiacuteculas de caroccedilo do accedilaiacute para mitigaccedilatildeo de efeitos teacutermicos em habitaccedilotildees na
Amazocircnia Para a realizaccedilatildeo desta pesquisa foram levantados dados de oferta de resiacuteduos e
posterior coleta de materiais em mini-beneficiadoras para a realizaccedilatildeo das caracterizaccedilotildees
fiacutesicas morfoloacutegicas e quiacutemicas nos caroccedilos triturados aleacutem de fiacutesicas mecacircnicas e
termograacuteficas nos compoacutesitos Os resultados evidenciaram que somente em 2015 foram
produzidas mais de 13 mil toneladas de accedilaiacute no Amazonas sendo que o caroccedilo representa
cerca de 80 do fruto descartado como lixo Pesquisas apontam que o resiacuteduo orgacircnico de
accedilaiacute natildeo possui valor agregado sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para
produccedilatildeo de adubo O processamento para produccedilatildeo das placas iniciou-se com a secagem dos
caroccedilos tratamento em estufa para posterior trituraccedilatildeo em moinho de facas e peneiramento
em 5 tipos de peneiras para testes de granulometria Os compoacutesitos foram produzidos com
base em um delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) variando-se as
porcentagens de resina 10 125 e 15 Deste modo obteve-se 5 tipos de placas
denominadas Grossa 15 Grossa 10 Misturadas 125 Meacutedia 15 e Meacutedia 10 Placas
ou paineacuteis do tipo Grossa 15 apresentaram melhores resultados de inchamento e absorccedilatildeo
de aacutegua itens importantes em relaccedilatildeo agraves variaccedilotildees dimensionais dos paineacuteis Os resultados
termograacuteficos tambeacutem apontaram esse tipo de placa como a mais indicada para o uso em
forros devido agrave sua caracteriacutestica refletiva e seu potencial para o conforto teacutermico Esses
resultados indicam ainda que as placas possuem alto potencial de uso sustentaacutevel por conter
mateacuteria prima de fontes renovaacuteveis como no caso da mamona para a resina e do caroccedilo de
accedilaiacute como reforccedilo mitigando a ldquopegada de lixordquo ambiental do accedilaiacute bem como do preacute-
poliacutemero que eacute utilizado somente em 75 da composiccedilatildeo da placa Conclui-se que as placas
podem apresentar um benefiacutecio ambiental mitigando resiacuteduos e promovendo conforto
teacutermico em habitaccedilotildees aleacutem de apontar novos elementos de valoraccedilatildeo para o accedilaiacute integrando
conhecimentos da construccedilatildeo civil arquitetura e agrometeorologia em consonacircncia com
poliacuteticas puacuteblicas de cidades sustentaacuteveis na Amazocircnia
Palavras-chave Atenuador de calor Placas de Fontes Renovaacuteveis caroccedilo de palmeira
Termografia infravermelho Construccedilotildees Sustentaacuteveis
ABSTRACT
Amazonas state capital is located in a bioclimatic zone where cross ventilation and the use of
air conditioning are necessary strategies for achieving the desired comfort In Manaus
thermal discomfort originated from high temperatures and relative air humidity is present for
most of the year When assessing urban built-up areas in terms of external coating the
buildings roof is often one of the main responsible for the thermal load gain requiring design
strategies which support elements capable of attenuating heat In addition to these thermal
mitigators the bulk of agroindustrial waste is presented as a business opportunity for the
construction industry as a sustainable material with the accedilaiacute stone as an example which is
discarded in cities as Beleacutem and Manaus The present work is aimed at testing polymeric
composites from castor oil based bicomponent resin reinforced with accedilaiacute stone particulates for
mitigating the thermal effects on Amazon households In order to perform this work waste
supply data was surveyed and posterior collection of material in small processing companies
was performed for characterizing the composites physical morphological and thermal
properties The results demonstrated that only in 2015 more than 13000 tons of accedilaiacute were
produced in the Amazonas state and its stone represents about 80 percent of the fruit being
disposed as waste Research indicates that the organic residue from accedilaiacute does not have high
added value being often allocated for firing in ovens or for composting The sheet production
process began with drying of the stones oven treatment for posterior milling in a cutting mill
and sieving in five screen types for grain size tests The composites were produced according
to an experimental design with a central point taking into account 3 resin amounts 10 125
and 15 This way 5 types of sheets were obtained denominated Thick 15 Thick 10
Mixed 1 2 and 3 125 Medium 15 and Medium 10 Thick 15 type sheets provided
better swelling and water absorption results important items with regard to the panels
dimensional variations The thermography results also pointed this type of sheet as the most
suitable for use in ceiling headliners and partitions due to its potential for thermal comfort
These results indicate that the sheets possess a high potential for sustainable use since they
contain raw products from renewable sources as in the case of castor for the resin and the
accedilaiacute stone for the reinforcement mitigating the accedilaiacute environmental waste footprint as well as
the one for the prepolymer which accounts for only 75 of the sheet composition The
conclusion is that the sheets provide an important environmental benefit mitigating residues
and promoting thermal comfort in housing as well as indicating new valuation elements for
accedilaiacute integrating knowledge from Civil Construction Architecture and Agrometeorology in
accord with the public policies for sustainable cities in the Amazon
Keywords Thermal comfort Renewable materials Acai waste Infrared thermography
Sustainable Buildings
LISTA DE FIGURA
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo 27
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36
Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida 41
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio 42
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares 50
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b) 54
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b) 55
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina () 62
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina 66
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina () 67
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa 68
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
26
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute 34
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais 47
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 53
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 57
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona 61
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho 67
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de
Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro
EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva
EMB ndash EuroMDFBoard
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica
IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do
Amazonas
IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia
INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change
MDF - Medium Density Fiberboard
MDP - Medium Density Particleboard
OSB - Oriented Strand Board
PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos
PU - Poliuretano
SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas
TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry
TG - Termogravimetria
UF - Ureia Formaldeiacutedo
UFAM - Universidade federal do Amazonas
USP - Universidade de Satildeo Paulo
SUMAacuteRIO
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15
11 OBJETIVO GERAL 16
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18
21 O ACcedilAIacute 18
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19
22 COMPOacuteSITOS 20
23 ADESIVOS - RESINAS 21
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25
31 MATERIAIS 25
32 MEacuteTODOS 25
321 Processamento 27
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33
3232 Produccedilatildeo das placas 35
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38
3241 Ensaio de Inchamento 38
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39
325 Anaacutelise estatiacutestica 45
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46
412 Teor de umidade () 46
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70
5 - CONCLUSOtildeES 76
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77
REFEREcircNCIAS 78
ANEXO 90
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
abarcando todas as granulometrias estudadas
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90
ANEXO
91
92
Vocecirc natildeo sabe o quanto eacute forte ateacute que essa seja a sua uacutenica opccedilatildeo
-Autor desconhecido-
RESUMO
A capital do Amazonas estaacute situada em uma zona bioclimaacutetica cuja ventilaccedilatildeo cruzada e uso
de condicionador de ar satildeo estrateacutegias necessaacuterias para se atingir a zona de conforto Em
Manaus o desconforto teacutermico oriundo de altas temperaturas e da umidade relativa do ar estaacute
presente na maior parte do ano Ao avaliar aacutereas urbanas construiacutedas em termos de envoltoacuteria
do edifiacutecio a cobertura costuma ser uma das principais responsaacuteveis pelo ganho de cargas
teacutermicas necessitando de estrateacutegias de projeto que contemplem elementos capazes de
atenuar o calor Em adiccedilatildeo a esses atenuantes teacutermicos apresenta-se como oportunidade de
negoacutecio na construccedilatildeo civil estrateacutegias eco-alternativas a partir de resiacuteduos agroindustriais
com potencial de uso como material sustentaacutevel a exemplo dos caroccedilos de accedilaiacute que satildeo
descartados em cidades como Beleacutem e Manaus O objetivo neste trabalho foi avaliar
compoacutesitos polimeacutericos com resina bicomponente agrave base de oacuteleo de mamona e reforccedilados
com partiacuteculas de caroccedilo do accedilaiacute para mitigaccedilatildeo de efeitos teacutermicos em habitaccedilotildees na
Amazocircnia Para a realizaccedilatildeo desta pesquisa foram levantados dados de oferta de resiacuteduos e
posterior coleta de materiais em mini-beneficiadoras para a realizaccedilatildeo das caracterizaccedilotildees
fiacutesicas morfoloacutegicas e quiacutemicas nos caroccedilos triturados aleacutem de fiacutesicas mecacircnicas e
termograacuteficas nos compoacutesitos Os resultados evidenciaram que somente em 2015 foram
produzidas mais de 13 mil toneladas de accedilaiacute no Amazonas sendo que o caroccedilo representa
cerca de 80 do fruto descartado como lixo Pesquisas apontam que o resiacuteduo orgacircnico de
accedilaiacute natildeo possui valor agregado sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para
produccedilatildeo de adubo O processamento para produccedilatildeo das placas iniciou-se com a secagem dos
caroccedilos tratamento em estufa para posterior trituraccedilatildeo em moinho de facas e peneiramento
em 5 tipos de peneiras para testes de granulometria Os compoacutesitos foram produzidos com
base em um delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) variando-se as
porcentagens de resina 10 125 e 15 Deste modo obteve-se 5 tipos de placas
denominadas Grossa 15 Grossa 10 Misturadas 125 Meacutedia 15 e Meacutedia 10 Placas
ou paineacuteis do tipo Grossa 15 apresentaram melhores resultados de inchamento e absorccedilatildeo
de aacutegua itens importantes em relaccedilatildeo agraves variaccedilotildees dimensionais dos paineacuteis Os resultados
termograacuteficos tambeacutem apontaram esse tipo de placa como a mais indicada para o uso em
forros devido agrave sua caracteriacutestica refletiva e seu potencial para o conforto teacutermico Esses
resultados indicam ainda que as placas possuem alto potencial de uso sustentaacutevel por conter
mateacuteria prima de fontes renovaacuteveis como no caso da mamona para a resina e do caroccedilo de
accedilaiacute como reforccedilo mitigando a ldquopegada de lixordquo ambiental do accedilaiacute bem como do preacute-
poliacutemero que eacute utilizado somente em 75 da composiccedilatildeo da placa Conclui-se que as placas
podem apresentar um benefiacutecio ambiental mitigando resiacuteduos e promovendo conforto
teacutermico em habitaccedilotildees aleacutem de apontar novos elementos de valoraccedilatildeo para o accedilaiacute integrando
conhecimentos da construccedilatildeo civil arquitetura e agrometeorologia em consonacircncia com
poliacuteticas puacuteblicas de cidades sustentaacuteveis na Amazocircnia
Palavras-chave Atenuador de calor Placas de Fontes Renovaacuteveis caroccedilo de palmeira
Termografia infravermelho Construccedilotildees Sustentaacuteveis
ABSTRACT
Amazonas state capital is located in a bioclimatic zone where cross ventilation and the use of
air conditioning are necessary strategies for achieving the desired comfort In Manaus
thermal discomfort originated from high temperatures and relative air humidity is present for
most of the year When assessing urban built-up areas in terms of external coating the
buildings roof is often one of the main responsible for the thermal load gain requiring design
strategies which support elements capable of attenuating heat In addition to these thermal
mitigators the bulk of agroindustrial waste is presented as a business opportunity for the
construction industry as a sustainable material with the accedilaiacute stone as an example which is
discarded in cities as Beleacutem and Manaus The present work is aimed at testing polymeric
composites from castor oil based bicomponent resin reinforced with accedilaiacute stone particulates for
mitigating the thermal effects on Amazon households In order to perform this work waste
supply data was surveyed and posterior collection of material in small processing companies
was performed for characterizing the composites physical morphological and thermal
properties The results demonstrated that only in 2015 more than 13000 tons of accedilaiacute were
produced in the Amazonas state and its stone represents about 80 percent of the fruit being
disposed as waste Research indicates that the organic residue from accedilaiacute does not have high
added value being often allocated for firing in ovens or for composting The sheet production
process began with drying of the stones oven treatment for posterior milling in a cutting mill
and sieving in five screen types for grain size tests The composites were produced according
to an experimental design with a central point taking into account 3 resin amounts 10 125
and 15 This way 5 types of sheets were obtained denominated Thick 15 Thick 10
Mixed 1 2 and 3 125 Medium 15 and Medium 10 Thick 15 type sheets provided
better swelling and water absorption results important items with regard to the panels
dimensional variations The thermography results also pointed this type of sheet as the most
suitable for use in ceiling headliners and partitions due to its potential for thermal comfort
These results indicate that the sheets possess a high potential for sustainable use since they
contain raw products from renewable sources as in the case of castor for the resin and the
accedilaiacute stone for the reinforcement mitigating the accedilaiacute environmental waste footprint as well as
the one for the prepolymer which accounts for only 75 of the sheet composition The
conclusion is that the sheets provide an important environmental benefit mitigating residues
and promoting thermal comfort in housing as well as indicating new valuation elements for
accedilaiacute integrating knowledge from Civil Construction Architecture and Agrometeorology in
accord with the public policies for sustainable cities in the Amazon
Keywords Thermal comfort Renewable materials Acai waste Infrared thermography
Sustainable Buildings
LISTA DE FIGURA
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo 27
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36
Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida 41
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio 42
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares 50
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b) 54
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b) 55
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina () 62
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina 66
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina () 67
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa 68
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
26
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute 34
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais 47
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 53
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 57
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona 61
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho 67
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de
Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro
EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva
EMB ndash EuroMDFBoard
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica
IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do
Amazonas
IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia
INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change
MDF - Medium Density Fiberboard
MDP - Medium Density Particleboard
OSB - Oriented Strand Board
PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos
PU - Poliuretano
SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas
TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry
TG - Termogravimetria
UF - Ureia Formaldeiacutedo
UFAM - Universidade federal do Amazonas
USP - Universidade de Satildeo Paulo
SUMAacuteRIO
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15
11 OBJETIVO GERAL 16
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18
21 O ACcedilAIacute 18
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19
22 COMPOacuteSITOS 20
23 ADESIVOS - RESINAS 21
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25
31 MATERIAIS 25
32 MEacuteTODOS 25
321 Processamento 27
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33
3232 Produccedilatildeo das placas 35
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38
3241 Ensaio de Inchamento 38
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39
325 Anaacutelise estatiacutestica 45
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46
412 Teor de umidade () 46
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70
5 - CONCLUSOtildeES 76
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77
REFEREcircNCIAS 78
ANEXO 90
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
abarcando todas as granulometrias estudadas
78
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90
ANEXO
91
92
RESUMO
A capital do Amazonas estaacute situada em uma zona bioclimaacutetica cuja ventilaccedilatildeo cruzada e uso
de condicionador de ar satildeo estrateacutegias necessaacuterias para se atingir a zona de conforto Em
Manaus o desconforto teacutermico oriundo de altas temperaturas e da umidade relativa do ar estaacute
presente na maior parte do ano Ao avaliar aacutereas urbanas construiacutedas em termos de envoltoacuteria
do edifiacutecio a cobertura costuma ser uma das principais responsaacuteveis pelo ganho de cargas
teacutermicas necessitando de estrateacutegias de projeto que contemplem elementos capazes de
atenuar o calor Em adiccedilatildeo a esses atenuantes teacutermicos apresenta-se como oportunidade de
negoacutecio na construccedilatildeo civil estrateacutegias eco-alternativas a partir de resiacuteduos agroindustriais
com potencial de uso como material sustentaacutevel a exemplo dos caroccedilos de accedilaiacute que satildeo
descartados em cidades como Beleacutem e Manaus O objetivo neste trabalho foi avaliar
compoacutesitos polimeacutericos com resina bicomponente agrave base de oacuteleo de mamona e reforccedilados
com partiacuteculas de caroccedilo do accedilaiacute para mitigaccedilatildeo de efeitos teacutermicos em habitaccedilotildees na
Amazocircnia Para a realizaccedilatildeo desta pesquisa foram levantados dados de oferta de resiacuteduos e
posterior coleta de materiais em mini-beneficiadoras para a realizaccedilatildeo das caracterizaccedilotildees
fiacutesicas morfoloacutegicas e quiacutemicas nos caroccedilos triturados aleacutem de fiacutesicas mecacircnicas e
termograacuteficas nos compoacutesitos Os resultados evidenciaram que somente em 2015 foram
produzidas mais de 13 mil toneladas de accedilaiacute no Amazonas sendo que o caroccedilo representa
cerca de 80 do fruto descartado como lixo Pesquisas apontam que o resiacuteduo orgacircnico de
accedilaiacute natildeo possui valor agregado sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para
produccedilatildeo de adubo O processamento para produccedilatildeo das placas iniciou-se com a secagem dos
caroccedilos tratamento em estufa para posterior trituraccedilatildeo em moinho de facas e peneiramento
em 5 tipos de peneiras para testes de granulometria Os compoacutesitos foram produzidos com
base em um delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) variando-se as
porcentagens de resina 10 125 e 15 Deste modo obteve-se 5 tipos de placas
denominadas Grossa 15 Grossa 10 Misturadas 125 Meacutedia 15 e Meacutedia 10 Placas
ou paineacuteis do tipo Grossa 15 apresentaram melhores resultados de inchamento e absorccedilatildeo
de aacutegua itens importantes em relaccedilatildeo agraves variaccedilotildees dimensionais dos paineacuteis Os resultados
termograacuteficos tambeacutem apontaram esse tipo de placa como a mais indicada para o uso em
forros devido agrave sua caracteriacutestica refletiva e seu potencial para o conforto teacutermico Esses
resultados indicam ainda que as placas possuem alto potencial de uso sustentaacutevel por conter
mateacuteria prima de fontes renovaacuteveis como no caso da mamona para a resina e do caroccedilo de
accedilaiacute como reforccedilo mitigando a ldquopegada de lixordquo ambiental do accedilaiacute bem como do preacute-
poliacutemero que eacute utilizado somente em 75 da composiccedilatildeo da placa Conclui-se que as placas
podem apresentar um benefiacutecio ambiental mitigando resiacuteduos e promovendo conforto
teacutermico em habitaccedilotildees aleacutem de apontar novos elementos de valoraccedilatildeo para o accedilaiacute integrando
conhecimentos da construccedilatildeo civil arquitetura e agrometeorologia em consonacircncia com
poliacuteticas puacuteblicas de cidades sustentaacuteveis na Amazocircnia
Palavras-chave Atenuador de calor Placas de Fontes Renovaacuteveis caroccedilo de palmeira
Termografia infravermelho Construccedilotildees Sustentaacuteveis
ABSTRACT
Amazonas state capital is located in a bioclimatic zone where cross ventilation and the use of
air conditioning are necessary strategies for achieving the desired comfort In Manaus
thermal discomfort originated from high temperatures and relative air humidity is present for
most of the year When assessing urban built-up areas in terms of external coating the
buildings roof is often one of the main responsible for the thermal load gain requiring design
strategies which support elements capable of attenuating heat In addition to these thermal
mitigators the bulk of agroindustrial waste is presented as a business opportunity for the
construction industry as a sustainable material with the accedilaiacute stone as an example which is
discarded in cities as Beleacutem and Manaus The present work is aimed at testing polymeric
composites from castor oil based bicomponent resin reinforced with accedilaiacute stone particulates for
mitigating the thermal effects on Amazon households In order to perform this work waste
supply data was surveyed and posterior collection of material in small processing companies
was performed for characterizing the composites physical morphological and thermal
properties The results demonstrated that only in 2015 more than 13000 tons of accedilaiacute were
produced in the Amazonas state and its stone represents about 80 percent of the fruit being
disposed as waste Research indicates that the organic residue from accedilaiacute does not have high
added value being often allocated for firing in ovens or for composting The sheet production
process began with drying of the stones oven treatment for posterior milling in a cutting mill
and sieving in five screen types for grain size tests The composites were produced according
to an experimental design with a central point taking into account 3 resin amounts 10 125
and 15 This way 5 types of sheets were obtained denominated Thick 15 Thick 10
Mixed 1 2 and 3 125 Medium 15 and Medium 10 Thick 15 type sheets provided
better swelling and water absorption results important items with regard to the panels
dimensional variations The thermography results also pointed this type of sheet as the most
suitable for use in ceiling headliners and partitions due to its potential for thermal comfort
These results indicate that the sheets possess a high potential for sustainable use since they
contain raw products from renewable sources as in the case of castor for the resin and the
accedilaiacute stone for the reinforcement mitigating the accedilaiacute environmental waste footprint as well as
the one for the prepolymer which accounts for only 75 of the sheet composition The
conclusion is that the sheets provide an important environmental benefit mitigating residues
and promoting thermal comfort in housing as well as indicating new valuation elements for
accedilaiacute integrating knowledge from Civil Construction Architecture and Agrometeorology in
accord with the public policies for sustainable cities in the Amazon
Keywords Thermal comfort Renewable materials Acai waste Infrared thermography
Sustainable Buildings
LISTA DE FIGURA
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo 27
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36
Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida 41
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio 42
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares 50
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b) 54
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b) 55
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina () 62
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina 66
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina () 67
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa 68
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
26
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute 34
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais 47
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 53
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 57
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona 61
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho 67
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de
Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro
EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva
EMB ndash EuroMDFBoard
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica
IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do
Amazonas
IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia
INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change
MDF - Medium Density Fiberboard
MDP - Medium Density Particleboard
OSB - Oriented Strand Board
PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos
PU - Poliuretano
SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas
TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry
TG - Termogravimetria
UF - Ureia Formaldeiacutedo
UFAM - Universidade federal do Amazonas
USP - Universidade de Satildeo Paulo
SUMAacuteRIO
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15
11 OBJETIVO GERAL 16
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18
21 O ACcedilAIacute 18
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19
22 COMPOacuteSITOS 20
23 ADESIVOS - RESINAS 21
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25
31 MATERIAIS 25
32 MEacuteTODOS 25
321 Processamento 27
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33
3232 Produccedilatildeo das placas 35
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38
3241 Ensaio de Inchamento 38
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39
325 Anaacutelise estatiacutestica 45
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46
412 Teor de umidade () 46
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70
5 - CONCLUSOtildeES 76
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77
REFEREcircNCIAS 78
ANEXO 90
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
abarcando todas as granulometrias estudadas
78
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ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de
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YAN Libo KASAL Bohumil HUANG Liang A review of recent research on the use of
cellulosic fibres their fibre fabric reinforced cementitious geo-polymer and polymer
composites in civil engineering Composites Part B Engineering Volume 92 1 May 2016
Pages 94ndash132 httpdxdoiorg101016jcompositesb201602002
ZANUNCIO A J V COLODETTE J L Teores de lignina e aacutecidos urocircnicos na madeira e
polpa celuloacutesica de Eucalipto Revista Aacutervore Viccedilosa-MG v35 n2 p341-347 2011
ZAU M D L VASCONCELOS R P de GIACON V M LAHR F A R Avaliaccedilatildeo das
Propriedades Quiacutemica Fiacutesica e Mecacircnica de Paineacuteis Aglomerados Produzidos com Resiacuteduo
de Madeira da Amazocircnia - Cumaru (Dipteryx Odorata) e Resina Poliuretana agrave Base de Oacuteleo
de Mamona Poliacutemeros Satildeo Carlos v 24 n 6 p726-732 jun 2014 DOI
httpdxdoiorg1015900104-14281594
90
ANEXO
91
92
ABSTRACT
Amazonas state capital is located in a bioclimatic zone where cross ventilation and the use of
air conditioning are necessary strategies for achieving the desired comfort In Manaus
thermal discomfort originated from high temperatures and relative air humidity is present for
most of the year When assessing urban built-up areas in terms of external coating the
buildings roof is often one of the main responsible for the thermal load gain requiring design
strategies which support elements capable of attenuating heat In addition to these thermal
mitigators the bulk of agroindustrial waste is presented as a business opportunity for the
construction industry as a sustainable material with the accedilaiacute stone as an example which is
discarded in cities as Beleacutem and Manaus The present work is aimed at testing polymeric
composites from castor oil based bicomponent resin reinforced with accedilaiacute stone particulates for
mitigating the thermal effects on Amazon households In order to perform this work waste
supply data was surveyed and posterior collection of material in small processing companies
was performed for characterizing the composites physical morphological and thermal
properties The results demonstrated that only in 2015 more than 13000 tons of accedilaiacute were
produced in the Amazonas state and its stone represents about 80 percent of the fruit being
disposed as waste Research indicates that the organic residue from accedilaiacute does not have high
added value being often allocated for firing in ovens or for composting The sheet production
process began with drying of the stones oven treatment for posterior milling in a cutting mill
and sieving in five screen types for grain size tests The composites were produced according
to an experimental design with a central point taking into account 3 resin amounts 10 125
and 15 This way 5 types of sheets were obtained denominated Thick 15 Thick 10
Mixed 1 2 and 3 125 Medium 15 and Medium 10 Thick 15 type sheets provided
better swelling and water absorption results important items with regard to the panels
dimensional variations The thermography results also pointed this type of sheet as the most
suitable for use in ceiling headliners and partitions due to its potential for thermal comfort
These results indicate that the sheets possess a high potential for sustainable use since they
contain raw products from renewable sources as in the case of castor for the resin and the
accedilaiacute stone for the reinforcement mitigating the accedilaiacute environmental waste footprint as well as
the one for the prepolymer which accounts for only 75 of the sheet composition The
conclusion is that the sheets provide an important environmental benefit mitigating residues
and promoting thermal comfort in housing as well as indicating new valuation elements for
accedilaiacute integrating knowledge from Civil Construction Architecture and Agrometeorology in
accord with the public policies for sustainable cities in the Amazon
Keywords Thermal comfort Renewable materials Acai waste Infrared thermography
Sustainable Buildings
LISTA DE FIGURA
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo 27
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36
Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida 41
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio 42
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares 50
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b) 54
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b) 55
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina () 62
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina 66
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina () 67
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa 68
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
26
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute 34
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais 47
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 53
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 57
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona 61
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho 67
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de
Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro
EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva
EMB ndash EuroMDFBoard
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica
IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do
Amazonas
IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia
INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change
MDF - Medium Density Fiberboard
MDP - Medium Density Particleboard
OSB - Oriented Strand Board
PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos
PU - Poliuretano
SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas
TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry
TG - Termogravimetria
UF - Ureia Formaldeiacutedo
UFAM - Universidade federal do Amazonas
USP - Universidade de Satildeo Paulo
SUMAacuteRIO
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15
11 OBJETIVO GERAL 16
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18
21 O ACcedilAIacute 18
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19
22 COMPOacuteSITOS 20
23 ADESIVOS - RESINAS 21
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25
31 MATERIAIS 25
32 MEacuteTODOS 25
321 Processamento 27
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33
3232 Produccedilatildeo das placas 35
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38
3241 Ensaio de Inchamento 38
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39
325 Anaacutelise estatiacutestica 45
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46
412 Teor de umidade () 46
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70
5 - CONCLUSOtildeES 76
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77
REFEREcircNCIAS 78
ANEXO 90
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
abarcando todas as granulometrias estudadas
78
REFEREcircNCIAS
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de
meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio Rio de Janeiro ABNT 2002 32 p
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 15220 Desempenho teacutermico de
edificaccedilotildees Parte 3 Zoneamento bioclimaacutetico brasileiro e diretrizes construtivas para
habitaccedilotildees unifamiliares de interesse social Rio de Janeiro ABNT 2003 23 p
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de
meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio RJ ABNT 2006 51 p
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de
meacutedia densidade Parte 2 Requisitos e meacutetodos de ensaio 3 ed Rio de Janeiro ABNT
2013 81 p
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 15316 Paineacuteis de fibras de meacutedia
densidade Parte 2 Requisitos e meacutetodos de ensaio Rio de Janeiro ABNT 2015 78 p
ABREU P G ABREU V M N COLDEBELLA A LOPES L S CONCEICcedilAtildeO V
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90
ANEXO
91
92
LISTA DE FIGURA
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo 27
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36
Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida 41
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio 42
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares 50
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b) 54
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b) 55
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina () 62
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina 66
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina () 67
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa 68
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
26
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute 34
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais 47
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 53
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 57
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona 61
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho 67
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de
Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro
EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva
EMB ndash EuroMDFBoard
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica
IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do
Amazonas
IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia
INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change
MDF - Medium Density Fiberboard
MDP - Medium Density Particleboard
OSB - Oriented Strand Board
PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos
PU - Poliuretano
SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas
TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry
TG - Termogravimetria
UF - Ureia Formaldeiacutedo
UFAM - Universidade federal do Amazonas
USP - Universidade de Satildeo Paulo
SUMAacuteRIO
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15
11 OBJETIVO GERAL 16
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18
21 O ACcedilAIacute 18
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19
22 COMPOacuteSITOS 20
23 ADESIVOS - RESINAS 21
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25
31 MATERIAIS 25
32 MEacuteTODOS 25
321 Processamento 27
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33
3232 Produccedilatildeo das placas 35
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38
3241 Ensaio de Inchamento 38
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39
325 Anaacutelise estatiacutestica 45
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46
412 Teor de umidade () 46
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70
5 - CONCLUSOtildeES 76
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77
REFEREcircNCIAS 78
ANEXO 90
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
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90
ANEXO
91
92
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares 50
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b) 54
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b) 55
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina () 62
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina 66
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina () 67
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa 68
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
26
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute 34
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais 47
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 53
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 57
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona 61
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho 67
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de
Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro
EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva
EMB ndash EuroMDFBoard
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica
IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do
Amazonas
IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia
INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change
MDF - Medium Density Fiberboard
MDP - Medium Density Particleboard
OSB - Oriented Strand Board
PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos
PU - Poliuretano
SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas
TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry
TG - Termogravimetria
UF - Ureia Formaldeiacutedo
UFAM - Universidade federal do Amazonas
USP - Universidade de Satildeo Paulo
SUMAacuteRIO
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15
11 OBJETIVO GERAL 16
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18
21 O ACcedilAIacute 18
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19
22 COMPOacuteSITOS 20
23 ADESIVOS - RESINAS 21
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25
31 MATERIAIS 25
32 MEacuteTODOS 25
321 Processamento 27
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33
3232 Produccedilatildeo das placas 35
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38
3241 Ensaio de Inchamento 38
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39
325 Anaacutelise estatiacutestica 45
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46
412 Teor de umidade () 46
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70
5 - CONCLUSOtildeES 76
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77
REFEREcircNCIAS 78
ANEXO 90
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
abarcando todas as granulometrias estudadas
78
REFEREcircNCIAS
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90
ANEXO
91
92
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa 68
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
26
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute 34
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais 47
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 53
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 57
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona 61
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho 67
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de
Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro
EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva
EMB ndash EuroMDFBoard
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica
IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do
Amazonas
IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia
INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change
MDF - Medium Density Fiberboard
MDP - Medium Density Particleboard
OSB - Oriented Strand Board
PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos
PU - Poliuretano
SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas
TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry
TG - Termogravimetria
UF - Ureia Formaldeiacutedo
UFAM - Universidade federal do Amazonas
USP - Universidade de Satildeo Paulo
SUMAacuteRIO
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15
11 OBJETIVO GERAL 16
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18
21 O ACcedilAIacute 18
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19
22 COMPOacuteSITOS 20
23 ADESIVOS - RESINAS 21
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25
31 MATERIAIS 25
32 MEacuteTODOS 25
321 Processamento 27
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33
3232 Produccedilatildeo das placas 35
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38
3241 Ensaio de Inchamento 38
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39
325 Anaacutelise estatiacutestica 45
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46
412 Teor de umidade () 46
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70
5 - CONCLUSOtildeES 76
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77
REFEREcircNCIAS 78
ANEXO 90
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
abarcando todas as granulometrias estudadas
78
REFEREcircNCIAS
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de
meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio Rio de Janeiro ABNT 2002 32 p
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 15220 Desempenho teacutermico de
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ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de
meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio RJ ABNT 2006 51 p
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de
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VARANDA Luciano Donizeti Produccedilatildeo e avaliaccedilatildeo do desempenho de paineacuteis de
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Carlos USP 2012 156 Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Ciecircncia e Engenharia de Materiais)
VASCONCELOS Raimundo Pereira de MELO FILHO Joatildeo de Almeida SANTOS Flaacutevia
Regina Silva dos QUIRINO Magnoacutelia Grangero MARQUES Maria Gorett dos Santos Use
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ZANUNCIO A J V COLODETTE J L Teores de lignina e aacutecidos urocircnicos na madeira e
polpa celuloacutesica de Eucalipto Revista Aacutervore Viccedilosa-MG v35 n2 p341-347 2011
ZAU M D L VASCONCELOS R P de GIACON V M LAHR F A R Avaliaccedilatildeo das
Propriedades Quiacutemica Fiacutesica e Mecacircnica de Paineacuteis Aglomerados Produzidos com Resiacuteduo
de Madeira da Amazocircnia - Cumaru (Dipteryx Odorata) e Resina Poliuretana agrave Base de Oacuteleo
de Mamona Poliacutemeros Satildeo Carlos v 24 n 6 p726-732 jun 2014 DOI
httpdxdoiorg1015900104-14281594
90
ANEXO
91
92
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
26
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute 34
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais 47
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 53
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo 57
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona 61
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho 67
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de
Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro
EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva
EMB ndash EuroMDFBoard
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica
IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do
Amazonas
IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia
INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change
MDF - Medium Density Fiberboard
MDP - Medium Density Particleboard
OSB - Oriented Strand Board
PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos
PU - Poliuretano
SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas
TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry
TG - Termogravimetria
UF - Ureia Formaldeiacutedo
UFAM - Universidade federal do Amazonas
USP - Universidade de Satildeo Paulo
SUMAacuteRIO
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15
11 OBJETIVO GERAL 16
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18
21 O ACcedilAIacute 18
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19
22 COMPOacuteSITOS 20
23 ADESIVOS - RESINAS 21
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25
31 MATERIAIS 25
32 MEacuteTODOS 25
321 Processamento 27
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33
3232 Produccedilatildeo das placas 35
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38
3241 Ensaio de Inchamento 38
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39
325 Anaacutelise estatiacutestica 45
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46
412 Teor de umidade () 46
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70
5 - CONCLUSOtildeES 76
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77
REFEREcircNCIAS 78
ANEXO 90
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
abarcando todas as granulometrias estudadas
78
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de Madeira da Amazocircnia - Cumaru (Dipteryx Odorata) e Resina Poliuretana agrave Base de Oacuteleo
de Mamona Poliacutemeros Satildeo Carlos v 24 n 6 p726-732 jun 2014 DOI
httpdxdoiorg1015900104-14281594
90
ANEXO
91
92
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de
Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro
EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva
EMB ndash EuroMDFBoard
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica
IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do
Amazonas
IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia
INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change
MDF - Medium Density Fiberboard
MDP - Medium Density Particleboard
OSB - Oriented Strand Board
PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos
PU - Poliuretano
SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas
TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry
TG - Termogravimetria
UF - Ureia Formaldeiacutedo
UFAM - Universidade federal do Amazonas
USP - Universidade de Satildeo Paulo
SUMAacuteRIO
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15
11 OBJETIVO GERAL 16
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18
21 O ACcedilAIacute 18
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19
22 COMPOacuteSITOS 20
23 ADESIVOS - RESINAS 21
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25
31 MATERIAIS 25
32 MEacuteTODOS 25
321 Processamento 27
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33
3232 Produccedilatildeo das placas 35
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38
3241 Ensaio de Inchamento 38
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39
325 Anaacutelise estatiacutestica 45
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46
412 Teor de umidade () 46
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70
5 - CONCLUSOtildeES 76
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77
REFEREcircNCIAS 78
ANEXO 90
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
abarcando todas as granulometrias estudadas
78
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90
ANEXO
91
92
SUMAacuteRIO
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15
11 OBJETIVO GERAL 16
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18
21 O ACcedilAIacute 18
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19
22 COMPOacuteSITOS 20
23 ADESIVOS - RESINAS 21
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25
31 MATERIAIS 25
32 MEacuteTODOS 25
321 Processamento 27
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33
3232 Produccedilatildeo das placas 35
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38
3241 Ensaio de Inchamento 38
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39
325 Anaacutelise estatiacutestica 45
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46
412 Teor de umidade () 46
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70
5 - CONCLUSOtildeES 76
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77
REFEREcircNCIAS 78
ANEXO 90
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
abarcando todas as granulometrias estudadas
78
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httpdxdoiorg1015900104-14281594
90
ANEXO
91
92
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70
5 - CONCLUSOtildeES 76
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77
REFEREcircNCIAS 78
ANEXO 90
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
abarcando todas as granulometrias estudadas
78
REFEREcircNCIAS
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de
meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio Rio de Janeiro ABNT 2002 32 p
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 15220 Desempenho teacutermico de
edificaccedilotildees Parte 3 Zoneamento bioclimaacutetico brasileiro e diretrizes construtivas para
habitaccedilotildees unifamiliares de interesse social Rio de Janeiro ABNT 2003 23 p
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de
meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio RJ ABNT 2006 51 p
ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de
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httpdxdoiorg1015900104-14281594
90
ANEXO
91
92
15
1 ndash INTRODUCcedilAtildeO
O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo
vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em
2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute
responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de
Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)
Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido
natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos
atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90
dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)
Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute
intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e
Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se
somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil
toneladas
Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o
setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel
investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-
friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre
Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no
planeta (IPCC 2012)
Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a
construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares
da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de
gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da
geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)
Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de
construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta
(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao
meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira
inadequada
16
Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em
torno de 600 Kghabano-1
em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles
indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)
Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e
reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo
desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis
menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e
resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES
SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo
da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)
(BRASILEIRO MATOS 2015)
Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a
escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo
climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem
analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos
envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e
agrave arquitetura bioclimaacutetica
Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio
eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se
entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro
e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente
aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os
respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir
11 OBJETIVO GERAL
Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-
alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia
17
12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis
particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees
enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos
Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis
particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e
Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a
ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia
13 QUESTOtildeES NORTEADORAS
Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em
consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais
sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o
seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto
teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se
1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos
de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de
compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona
2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem
as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional
3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas
com as fibras do fruto
4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas
com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute
5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona
conseguem atenuar calor
18
2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA
21 O ACcedilAIacute
211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia
O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart
predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do
Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da
palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido
como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)
Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e
Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos
no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo
Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes
municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1
Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)
19
Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de
melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o
aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra
que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso
de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)
Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria
Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo
representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo
orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado
Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e
2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a
tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos
Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral
Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331
80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065
Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)
212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil
O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo
derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e
energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para
produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)
Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita
(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-
se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas
que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis
Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa
buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de
lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de
outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel
20
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel
aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao
consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da
Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em
estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e
casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de
desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal
22 COMPOacuteSITOS
Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma
necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam
que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios
em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo
formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une
as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada
Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute
existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose
flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras
palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo
caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)
(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)
Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas
reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo
seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta
categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas
por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes
A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de
transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no
comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz
(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo
homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas
21
Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012
23 ADESIVOS - RESINAS
Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute
faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas
polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU
231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)
O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute
petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos
apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao
baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)
A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui
trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma
estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis
particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas
Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia
toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo
disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou
seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)
232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona
Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a
resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima
parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina
22
de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja
maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim
como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)
A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero
(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com
densidade meacutedia de 10 gcm-3
sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de
Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3
conforme
informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)
A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo
parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em
estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz
polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho
24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS
Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles
produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB
Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al
(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina
Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave
norma vigente com mistura de 8 de resina
Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona
tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)
EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al
(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As
melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando
confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC
Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute
foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10
125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt
005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com
23
reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como
bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)
casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010
MESQUITA 2015)
25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS
Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na
chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que
recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8
caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)
A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC
e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de
329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre
dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET
2010)
Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389
ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC
(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala
contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El
Nintildeo (MARTORANO et al 1992)
Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as
principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o
sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais
opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas
incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo
(FROTA SCHIFFER 2003)
Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a
cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto
sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees
de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)
24
Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir
soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de
garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de
condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais
apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)
25
3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS
31 MATERIAIS
Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de
caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi
obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash
Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato
aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute
foi realizada em feiras livres de Manaus
Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para
retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos
caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um
preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como
talos e folhas (Figura 3b)
Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material
32 MEacuteTODOS
O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central
(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma
estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela
que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4
Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade
de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina
estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de
(a) (b)
26
planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da
figura 5
Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)
Tipo de
Placa Sigla
Granulometria
(Tyler)
Abertura
(mm)
Quantidade
de resina ()
Nomenclatura
adotada
Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15
10 G 10
Misturada Mi 8 14 48
100 e 200
238 119
0297 0149 e
0075
125
Mi_125 1
Mi_125 2
Mi_125 3
Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15
10 Md 10
Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina
27
Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa
321 Processamento
Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave
estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade
e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um
novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material
Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com
uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor
trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para
separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras
Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)
Material no equipamento c) Material moiacutedo
(a) (b) (c)
28
322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos
Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por
picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de
varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos
A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram
realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras
para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5
tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)
Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes
Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler
O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos
caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600
Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como
paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra
As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC
em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para
obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler
pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas
ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute
AZEVEDO 2009)
(a) (b) (c) (d) (e)
29
O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator
que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr
et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com
temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras
antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)
Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade
O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi
realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento
de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas
foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para
remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova
imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de
Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material
em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)
30
Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando
etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de
Buumlchner d) Amostra livre de extrativos
O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde
utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a
72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de
aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)
Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a
estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)
(a) (b)
(c) (d)
31
Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5
ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina
A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas
de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e
levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e
lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-
se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)
O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou
1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno
Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave
temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador
(a) (b)
(d)
(c)
32
Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)
Celulose
Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de
accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas
Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a
sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo
da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e
sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento
de 10 degCmin-1
temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o
tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys
Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia
infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e
possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees
teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012
BARNABEacute et al 2014)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
33
323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos
3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para
uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3
(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)
v
md (1)
Onde
d = densidade (gcm-sup3)
m = massa (g) e
v = volume (cmsup3)
Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o
percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011
SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde
de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute
de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)
v
md
)12828(80
xx
mgm 6302627 (2)
Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as
placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o
poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito
anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)
Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o
percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento
de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4
34
Resina
()
Resina
(g)
Poliol
()
Preacute-Poliacutemero
()
10 63 315 315
125 788 394 394
15 945 473 473
Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g
Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de
granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees
de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees
Granulometria
(Tyler)
Percentual
Retido ()
8 37
14 42
48 15
100 5
200 1
Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de
caroccedilo de accedilaiacute
No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio
percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79
Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a
79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)
(3)
Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram
calculadas conforme a tabela 5
Tyler 8
79 ---------- 100
37 ---------- X
X = 4683
04683 x 630g = 29502g
Tyler 14
79 ---------- 100
42 ---------- Y
Y = 5316
05316 x 630g = 33490g
sum= 29502 + 33490 cong 630g
35
Partiacuteculas Resina
Tipo de
Placa
Granulometria
(Tyler)
Massa
(g)
Percentual
()
Poliol
(g)
Preacute-poliacutemero
(g)
Grossa 8 295 10 315 315
14 3349 15 473 473
Meacutedia 48 630 10 315 315
15 473 473
Misturada
8 233
125 394 394
14 265
48 945
100 315
200 63
Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas
3232 Produccedilatildeo das placas
A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da
Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al
(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)
Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer
a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600
(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido
da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)
Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa
hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa
seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC
prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi
acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de
cura do material polimeacuterico (Figura 15)
36
Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa
Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das
partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do
poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute
Em que
1 ndash Material antiaderente
(papel alumiacutenio)
2 ndash Barras de ferro
3 ndash Poliol
4 ndash Preacute-poliacutemero
5 ndash Molde 28 x 28 cm
6 ndash Amostras
7 ndash Recipiente para
mistura
(a) (b) (c)
37
Figura 15 - Etapas de processamento das placas
38
324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos
3241 Ensaio de Inchamento
O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada
trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e
Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos
de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional
das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram
medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)
Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento
Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua
destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com
espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de
uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)
Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento
39
Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre
uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em
seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a
aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final
de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4
Inchamento da espessura (I) = 1000
01
E
EE (4)
Onde
I = inchamento da espessura ()
E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
3242 Ensaio de Absorccedilatildeo
O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a
mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g
AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes
2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT
2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados
em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel
O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5
Inchamento da espessura (A) = 1000
01
M
MM (5)
Onde
A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()
M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)
M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)
40
3243 Densidade aparente
A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR
14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x
50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados
Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR
15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a
065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a
08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm
-sup3 satildeo de alta densidade
3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO
Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio
da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados
permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas
Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos
3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV
As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas
utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada
tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24
horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60
80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do
ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se
situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa
41
Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)
Amostra polida
A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da
COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura
20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas
no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face
Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado
3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie
O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash
LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT
2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos
de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento
de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento
Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)
(a) (b) (c)
(a) (b)
42
Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso
3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna
O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da
NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de
arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no
porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura
meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio
Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta
amostra do ensaio
A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1
semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular
aplicou-se a equaccedilatildeo 6
Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S
P (6)
(a) (b)
43
Onde
TP = Traccedilatildeo Perpendicular
P = Carga de ruptura (N)
S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)
3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)
O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento
teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)
e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)
As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o
experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos
Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental
tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona
Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para
garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos
do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas
entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos
As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e
posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem
delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para
verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as
maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio
Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de
temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica
44
Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia
solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados
Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da
base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do
local de ensaio na UFAM
Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps
(a) (b)
45
325 Anaacutelise estatiacutestica
A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o
auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a
Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo
influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia
aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese
Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de
superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo
para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior
eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)
46
4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute
411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas
Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas
granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas
propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo
de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al
2006)
Granulometria
(Tyler)
Densidade
(massa especiacutefica)
(gcm-3
)
Desvio
Padratildeo
8 149 0001
14 148 0000
48 147 0001
100 152 0000
200 151 0000
Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute
412 Teor de umidade ()
O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de
estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et
al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a
transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu
tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade
Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado
todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em
baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas
devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)
Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado
gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com
respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)
47
Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias
8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior
presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)
Granulometria
(Tyler)
Massa
Inicial
(g)
Massa
Final
(g)
Perda de
Massa
(g)
Teor de
Umidade
()
8 e 14 351 341 010 278
8 14 48 100 200 351 339 012 342
48 352 331 020 576
Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos
413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica
Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por
caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de
Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al
2014)
Material Extrativos
()
Celulose
()
Cinzas
()
Lignina
() Referecircncia
Resiacuteduo de Accedilaiacute
(caroccedilo + fibra)
1664 plusmn
073
3613 plusmn
432
157 plusmn
002
4792 plusmn
441 Presente trabalho
Fibra de Accedilaiacute
E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)
Fibra de Accedilaiacute
E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)
Fibra de Madeira
Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)
Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)
Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)
Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras
fibras naturais
O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais
materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em
relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006
ZANUNCIO COLODETTE 2011)
48
Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010
DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem
pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do
resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de
durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras
Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de
conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos
apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada
somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)
Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado
com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma
maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de
paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo
de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em
geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente
414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV
Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as
partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute
existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de
partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute
predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com
predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)
Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se
uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo
sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas
Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)
satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)
(Figura 26b)
49
(a1) (a2)
(b1) (b2)
(c1) (c2)
(d1) (d2)
(e1) (e2)
Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute
50
(a) (b)
Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas
protrusotildees globulares
De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez
e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al
(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica
aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar
desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas
mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes
415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira
Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para
as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante
Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa
por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais
(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das
partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas
A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve
cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente
aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram
a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e
230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose
51
O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC
totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este
pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com
temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo
Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute
A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material
chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e
322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos
330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14
Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como
gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)
Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de
massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico
caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo
de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico
(a)
(b)
52
de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma
variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48
Tyler foi de 313 degC
Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis
semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de
massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9
Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com
picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale
ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo
da hemicelulose celulose e lignina
Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com
19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC
e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312
degC respectivamente
Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto
apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda
de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno
de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC
Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve
predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem
nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica
dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC
Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do
material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a
preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o
desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como
a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica
53
42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS
421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica
4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)
Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito
de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810
(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)
O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores
meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo
ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2
horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em
estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de
mamona (LOPES 2009)
Tipo de
Placa
I_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
I_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 072 052 227 092
G 10 081 106 579 292
Mi_1_125 119 062 522 074
Mi_2_125 120 091 611 199
Mi_3_125 114 064 558 175
Md 15 271 081 665 082
Md 10 267 135 800 140
Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio
Padratildeo
Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as
condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos
quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a
probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor
eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)
54
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 370 370 951 0053
Resina 1 000 000 000 0970
Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923
Erro 3 116 038 - -
Total 6 487 - - -
Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas
(a) (b)
Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e
resina (b)
Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento
situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1085 1085 1794 0024
Resina 1 592 592 979 0052
Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257
Erro 3 181 060 - -
Total 6 1977 - - -
Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas
55
Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem
como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento
em espessura das placas
(a) (b)
Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)
e Inchamento 24h e resina (b)
As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento
menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram
produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo
Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor
presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor
inchamento (PAN ZHONG 2015)
Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo
ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional
devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico
de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute
et al 2011)
56
Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis
confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo
agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os
compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico
Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em
faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis
de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15
com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de
031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do
encontrado no presente trabalho
Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores
urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo
valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional
de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute
Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp
que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo
inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram
com uma camada superficial impermeabilizante
4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)
Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162
portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina
de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com
489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute
Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de
inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e
Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo
eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram
os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na
caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas
57
Tipo de
Placa
A_2h
()
Desvio
Padratildeo (2h)
A_24h
()
Desvio
Padratildeo (24h)
G 15 489 091 2111 368
G 10 1091 167 2967 101
Mi_1_125 1019 037 2717 105
Mi_2_125 1043 032 2770 480
Mi_3_125 909 127 2943 919
Md 15 1620 211 4792 604
Md 10 1619 220 5665 1173
Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos
Desvio Padratildeo
Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos
resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de
004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 10231 10231 1804 0023
Resina 1 2328 2328 410 0135
Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650
Erro 3 1701 567 - -
Total 6 14403 - - -
Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 78064 78064 1063 0047
Resina 1 9389 9389 127 0340
Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903
Erro 3 22014 7338 - -
Total 6 109596 - - -
Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas
Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material
atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24
horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md
10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de
resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de
accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia
tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel
58
(a) (b)
Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)
(a) (b)
Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria
(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)
59
Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e
inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica
hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os
menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute
praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)
ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e
que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15
(a) (b)
Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)
Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de
resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no
aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e
consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)
60
(a) (b)
(c) (d)
Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10
com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)
4213 Densidade aparente
Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa
Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o
coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta
densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de
variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro
de cada tipologia de placa
61
Tipo de
Placa
Densidade
(gcm-sup3)
Meacutedia
( )
CV
()
G 15 085 08 8
G 10 085 08 6
Mi1-125 087 09 9
Mi2-125 088 09 14
Mi3-125 097 10 8
Md 15 097 10 9
Md 10 083 08 13
Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de
mamona
422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica
4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)
Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com
o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados
agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a
natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)
Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)
Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810
62
Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina
melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as
condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio
padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode
estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 092 092 1356 003
Resina 1 001 001 017 070
Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037
Erro 3 020 006 - -
Total 6 121 - - -
Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna
(a) (b)
Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)
Granulometria b) Resina ()
Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua
maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e
resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados
de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor
melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra
provocadas pelo NaOH
63
Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os
mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a
resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a
adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta
menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna
Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md
15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)
produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os
compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa
Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)
4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)
Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do
recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia
diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com
granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de
parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos
(Tabela 17)
Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()
G 15 3100 37 3000 28
G 10 1611 72 2300 34
Mi1-125 2550 70 3200 59
Mi2-125 1850 56 2450 26
Mi3-125 2150 82 2650 20
Md 15 3900 38 4833 34
Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso
Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas
e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a
tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo
64
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 5523 5523 041 0563
Resina 1 764523 764523 5796 0004
Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010
Erro 3 39567 131889 - -
Total 6 1236034 - - -
Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 164025 164025 198 0253
Resina 1 7263025 7263025 8775 0002
Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024
Erro 3 248296 82765 - -
Total 6 9127371 - - -
Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo
Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a
granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute
observado para AP-S conforme a Figura 36b
(a) (b)
Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)
Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo
65
Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos
os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou
1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de
Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15
A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com
161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de
partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de
resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso
Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos
1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu
placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de
resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie
entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute
423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)
Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a
temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura
superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252
degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de
accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona
A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para
este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia
a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com
miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC
Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura
do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com
temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute
somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com
interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias
(MACHADO et al 2012)
66
Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos
A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15
horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo
ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo
Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os
compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a
temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)
Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual
de resina
67
Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas
(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto
maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa
respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-
se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial
das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)
(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do
compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)
Fatores GL SQ QM F p-Valor
Granulometria 1 1383 1383 281 0192
Resina 1 023 023 004 0842
Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419
Erro 3 1477 492 - -
Total 6 3312 - - -
Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas
por meio de termografia infravermelho
(a) (b)
Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das
placas a) Granulometria b) Resina ()
68
Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash
Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)
incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa
c) imagem termograacutefica da placa
Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute
predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as
menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves
caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo
que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores
(a) (b) (c)
69
temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela
fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)
Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10
A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo
dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma
desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012
YAN et al 2016)
Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem
ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo
que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na
evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em
menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas
partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras
70
424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona
A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos
as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na
construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas
Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica
de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo
urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et
al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia
com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais
que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de
carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)
Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo
apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de
accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia
71
Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15
72
Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10
73
Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125
74
Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15
75
Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10
76
5 - CONCLUSOtildeES
Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que
O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos
ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil
a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda
para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo
uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de
materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees
A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como
forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como
molduras para elementos de arquitetura de interiores
Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e
absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima
para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra
Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso
como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o
ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a
maior temperatura superficial
As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas
de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto
teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos
Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas
sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e
Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou
processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de
fixaccedilatildeo com parafusos
77
SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do
conhecimento cientiacutefico propotildeem-se
Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com
resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de
temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com
estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e
condiccedilatildeo ambiental do microclima
Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de
construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para
as edificaccedilotildees na Amazocircnia
Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado
nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e
Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada
visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute
abarcando todas as granulometrias estudadas
78
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