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0 CARLOS ALBERTO DEMARCHI APLICABILIDADE DE PLACAS DE FIBRA DE BANANEIRA: PRODUÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E ABSORÇÃO SONORA LONDRINA - PR 2010
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CARLOS ALBERTO DEMARCHI
APLICABILIDADE DE PLACAS DE FIBRA DE BANANEIRA: PRODUÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E ABSORÇÃO SONORA
LONDRINA - PR 2010
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CARLOS ALBERTO DEMARCHI
APLICABILIDADE DE PLACAS DE FIBRA DE BANANEIRA: PRODUÇÃO CARACTERIZAÇÃO, E ABSORÇÃO SONORA
Dissertação apresentada ao curso de Mestrado em Engenharia de Edificações e Saneamento, da Universidade Estadual de Londrina – UEL, como requisito para obtenção do título de Mestre. Orientador:Prof. Dr. Gilson Morales
LONDRINA - PR 2010
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AGRADECIMENTOS
À minha esposa, Sandra Lonardi Demarchi, pelo incentivo, pela paciência e pelo incondicional apoio durante o desenvolvimento deste estudo. Aos meus filhos, Lourenço, Leonardo e Lis, pelo apoio e encorajamento constantes. Ao meu orientador, Prof. Dr. Gilson Morales, pelo acompanhamento e pelas valiosas orientações e direcionamentos. À Prof. Dr. Célia Gladalupe T. J. Andrade e Osvaldo Capelo pela microscopia de varredura. Ao Prof. Dr. Mário Orsi, pela microscopia em lupa. Ao Dr. Onório Caviccholi Lucato, do Laboratório de Ensaios – LEAC, pela avaliação da absorção acústica no tubo de impedância. Aos componentes da banca, Prof. Dr. Paulo Fernandes Soares e Prof. Dra.Ana Virgínia Carvalho de Faria Sampaio. Ao Prof. Dr. Antonio Carlos Zani, pela participação na banca de defesa.
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DEMARCHI, Carlos Alberto. Aplicabilidade de placas de fibra de bananeira:
caracterização, produção e absorção sonora. 2010. 106 fl. Dissertação de Mestrado em Engenharia de Edificações e Saneamento – Universidade Estadual de Londrina, Londrina, 2010.
RESUMO
A emergência das questões ambientais, na atualidade, tem propiciado inúmeras discussões acerca da sustentabilidade e, consequentemente, do desenvolvimento de produtos ambientalmente corretos. É neste contexto que se fundamenta o presente estudo que se caracteriza como pesquisa experimental, e propõe o desenvolvimento de uma placa de revestimento visando à absorção acústica a partir da fibra do pseudocaule da bananeira. Após a colheita da banana, o ciclo da bananeira finda e novos rebentos surgem a partir do rizoma, que permanece no solo. O pseudocaule, uma vez extraído, caso não tenha uma destinação, serve de hospedeiro para o bicudo, que pode depositar os ovos no rizoma e contaminar a nova planta. É esse pseudocaule a matéria-prima desse estudo. Para embasar este experimento, foi desenvolvida uma pesquisa bibliográfica, que compreendeu noções de: cultura da bananeira; sustentabilidade; desenvolvimento de produtos ambientalmente corretos e conceituação de acústica. Foram produzidas placas utilizando as fibras em diferentes concentrações e o estudo permitiu concluir que as placas apresentaram excelente desempenho para absorção acústica, após ensaio feito no tubo de impedância. O desempenho apresentado pelos protótipos foi melhor do que o desempenho de outras placas, como fibra de coco espuma sonex, lã de vidro e lã de rocha. Palavras chave: placa acústica, pseudocaule da bananeira, sustentabilidade,
material de absorção acústica, novos materiais.
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DEMARCHI, Carlos Alberto. Aplicabilidade de placas de fibra de bananeira: caracterização, produção e absorção sonora. 2010. 106 fl. Dissertação de Mestrado em Engenharia de Edificações e Saneamento – Universidade Estadual de Londrina, Londrina, 2010.
ABSTRACT
The emergency of the environmental questions, nowadays, has had many discussions about the sustainment and than of the development of the products environmental corrects. In this context, it is based this present study that characterizes itself live an experimental research, when it proposes the development of the assimilation acoustic panel through the fiber of false banana plant stem. After o harvest of the fruits, the cycle of the banana plant is over and new shoots appear from the bud, the tubers for planting, the bulb that remain. The false stem one time extracted, if it hasn`t a destination, it serves of lodger for the nipple insect (a class of small arthropod characterized by one nipple) that can deposit it eggs in the bud. To support this experience, it was developed a bibliographic research, with notions about sustainment; development environmental corrects; sound conception, besides it describes the banana plant and its climate necessities. The study deduced that the acoustic panel, based in the of the false stem of the banana plant has the capacity of the assimilation acoustics more efficient than the others, made about other fibers. Keywords: acoustic panel, false banana plant stem, sustainment, sound absorption material, new material.
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Fibra do pseudocaule da bananeira extraídas manualmente e secas ao ar ................................................................................................. 15
Figura 2 – Comportamento do som. .................................................................. 26 Figura 3 – Estrutura de materiais porosos e fibrosos. ....................................... 27 Figura 4 – Painel Ressonante e uma onda sonora. ........................................... 30 Figura 5 – Painel perfurado sobre material fibroso poroso e o comportamento
de uma onda com 1.000 Hz. ............................................................. 31 Figura 6 – Membrana flexível sobre material fibroso ou poroso e o
comportamento de uma onda sonora com 1.000 Hz. ....................... 32 Figura 7 – Painel Ressonante e uma onda sonora. ........................................... 33 Figura 8 – Trópicos úmidos e subtrópicos ........................................................ 34 Figura 9 – Bananeira Adulta. ............................................................................. 37 Figura 10 – Folha Adulta ................................................................................... 38 Figura 11 – Organograma do processo de beneficiamento do pseudocaule da
bananeira para a obtenção de fibras para confecção de placas de revestimento. .................................................................................... 43
Figura 12 – Desdobramento com fio longo. ....................................................... 46 Figura 13 – Pseudocaule da bananeira ............................................................. 56 Figura 14 – Bainhas que formam o pseudocaule da bananeira ........................ 57 Figura 15 – Divisão das bainhas do pseudocaule. ............................................ 58 Figura 16 – Corte longitudinal na bainha para a separação da parte com
maior concentração de fibras da parte com maior concentração de polpa. ........................................................................................... 59
Figura 17 – Parte externa das bainhas do pseudocaule.................................... 59 Figura 18 – Parte interna das bainhas do pseudocaule. ................................... 60
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Figura 19 – Corte das bainhas em secção transversal. ..................................... 60 Figura 20 – Cozimento do pseudocaule da bananeira dividido em pedaços. .... 61 Figura 21 – Pedaços do pseudocaule da bananeira após o cozimento............. 62 Figura 22 – Recipiente para polpação do pseudocaule da bananeira por
batimento. ......................................................................................... 63 Figura 23 – Material resultante da polpação por batimento, pronto para ser
centrifugado. ..................................................................................... 64 Figura 24 – Polpação do pseudocaule por meio de cilindro de alumínio. .......... 64 Figura 25 – Polpa obtida após o processo de polpação no cilindro metálico. ... 65 Figura 26 – Equipamento utilizado para a centrifugação do material procedente
da operação de polpação. ................................................................ 66 Figura 27 – Moldura usada para conformar o material fibroso, dando origem
às placas. ......................................................................................... 67 Figura 28 – Placa de madeira utilizada para auxiliar a prensagem das fibras
para a formatação da placa. ............................................................. 68 Figura 29 – Prensa utilizada no processo de produção, para a prensagem do
suporte de madeira sobre as fibras de bananeira. ........................... 68 Figura 30 – Prensa utilizada no processo de produção, para a prensagem do
suporte de madeira sobre as fibras de bananeira. ........................... 69 Figura 31 – Prensa utilizada no processo de produção, para a prensagem do
suporte em madeira sobre as fibras de bananeira. .......................... 70 Figura 32 – Amostras do tipo 2A antes do teste de porosidade. ....................... 71 Figura 33 – Suporte metálico e porta-amostra utilizados para a prensagem das
amostras. .......................................................................................... 72 Figura 34 – Prensa hidráulica com ensaio de porosidade em andamento. ....... 72 Figura 35 – Compressão da amostra no ensaio de porosidade. ....................... 73 Figura 36 – Ensaio de porosidade com amostra no becker, e proveta com o
restante da água do ensaio. ........................................................... 74 Figura 37 – Placas de fibra de bananeira a serem medidas e pesadas para a
conferência da gramatura. ................................................................ 76
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Figura 38 – Balança eletrônica realizando a pesagem das placas de fibra de bananeira. ........................................................................................ 76
Figura 39 – Capela de exaustão com cabine de combustão. ............................ 77 Figura 40 – Câmara de combustão com o bico de bunsen aceso e chama
regulada à altura para o ensaio. ....................................................... 78 Figura 41 – Câmara de combustão em funcionamento. .................................... 79 Figura 42 – Detalhe da chama no interior da cabine de combustão. ................. 79 Figura 43 – Detalhe de dois corpos de prova ensaiados: o da esquerda sem
anti-chama e o da direita com antichama. ........................................ 80 Figura 44 – Tubo de impedância e seus dois microfones. ................................. 81 Figura 45 – Sistema de aquisição de dados composto por: notebook, pulse e
amplificador. .................................................................................... 82 Figura 46 – Variação de absorção em função da frequência, para os corpos
de prova 1 A, 1B e 1 A1.................................................................... 83 Figura 47 – Variação da absorção sonora em função da frequência, para os
corpos de prova 2 A, 2 B e 2 A1, com maior concentração de fibras. ........................................................................................... 84
Figura 48 – Variação da absorção em função da frequência para todos os
corpos de prova com o uso de fibra de bananeira. ........................... 86 Figura 49 – Variação da absorção sonora em função da frequência para os
diferentes materiais .......................................................................... 88 Figura 50 – Corte transversal do pseudocaule da bananeira que evidencia as
bainhas em formação. ...................................................................... 89 Figura 51 – Secções longitudinal e transversal da bainha do pseudocaule da
bananeira. ......................................................................................... 90 Figura 52 – Bainha aberta, deixando à mostra todo o seu interior, com células
aparentes. ......................................................................................... 90 Figura 53 – Repetição de células, na horizontal e na vertical, que se fecham
como em um painel e se unem para a estruturação do vegetal. ...... 91 Figura 54 – Fibras de bananeira com dimensões e formas variadas. ............... 92 Figura 55 – Organização das fibras de bananeira e espaços vazios entre elas,
confirmando a irregularidade do material. ....................................... 92
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Figura 56 – Ampliação de 100 vezes do tecido da fibra de bananeira,
revelando a repetição das células que o compõem. ......................... 93 Figura 57 – Feixe de fibras de bananeira que recobre uma camada de
células. ............................................................................................. 93 Figura 58 – A imagem superior corresponde à fibra de bananeira e a inferior,
à fibra de coco. ................................................................................. 94 Figura 59 – Amostras de fibra de bananeira para microscópio de varredura .... 95 Figura 60 – Espectro da fibra de bananeira in natura, produzido no microscópio
de varredura, indicando os elementos químicos que a compõem. ... 96 Figura 61 – Espectro produzido em microscópio de varredura a partir de amostra
de fibra de bananeira com tratamento antichama, indicando alto índice de concentração de enxofre. ........................................................... 96
Figura 62 – Feixe de fibras de bananeira com dimensões ampliadas em 2.400
vezes no MEV. ................................................................................. 97 Figura 63 – Feixe de fibras de bananeira com a indicação do seu diâmetro total,
da ocorrência de uma sequência de células (a) e da presença de polpa (b). ..................................................................................... 98
Figura 64 – Imagem da estrutura das fibras de bananeira com uma ampliação
de 80, mostrando a repetição sucessiva das células. ..................... 99 Figura 65 – Série de fibras de bananeira, em corte longitudinal, mostrando uma
sequência de células parcialmente abertas. ..................................... 100 Figura 66 – Sequência de células de fibra de bananeira: uma estrutura cilíndrica
recoberta com a polpa (a). ............................................................... 101 Figura 67 – Sequência de células da fibra de bananeira com parte coberta de
polpa. ................................................................................................ 101 Figura 68 – Sequência de células de fibra de bananeira com parte coberta com
polpa e algumas fibras levemente torcidas. ...................................... 102 Figura 69 – Sequência de células de fibra de bananeira com parte coberta com
polpa. ................................................................................................ 103
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Caracterização das placas de fibra de bananeira ............................... 71 Tabela 2 - Porosidade, por compressão, das placas com maior concentração
de polpa, 1A e 1B, e com maior concentração de fibras, 2A e 2B ....... 73 Tabela 3 - Porosidade das placas com maior concentração de polpa, 1A e 1B,
e com maior concentração de fibras, 2A e 2B, após teste por imersão.......................................................................................... 75
Tabela 4 - Gramatura das placas 1A e 1B com espessura de 5cm ..................... 77 Tabela 5 - Velocidade da chama nas placas 1A e 1B, com maior concentração
de polpa, e 2 A e 2 B, com maior concentração de fibras ................... 80 Tabela 6 - Valores alcançados, nos ensaios de absorção sonora, para corpos
de prova de fibra de bananeira com maior concentração de polpa ..... 83 Tabela 7 - Valores alcançados nos ensaios de absorção sonora para os
corpos de prova de fibra de bananeira com maior concentração de fibras .................................................................................................... 84
Tabela 8 - Valores alcançados pelos corpos de prova de fibra de bananeira,
nos ensaios de absorção sonora, no tubo de impedância ................... 85 Tabela 9 - Absorção sonora, em função da frequência, por diferentes
materiais .............................................................................................. 87
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................12
2 OBJETIVOS ........................................................................................................14 2.1 OBJETIVO GERAL ................................................................................................14 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .....................................................................................14
3 JUSTIFICATIVA ..................................................................................................15
4 REFERÊNCIAL TEÓRICO ..................................................................................18
4.1 SUSTENTABILIDADE .............................................................................................18 4.1.1 Sustentabilidade: Conceito e Considerações ................................................18 4.1.2 Produtos Sustentáveis ...................................................................................19 4.1.3 Resíduos e Refugos Como Base da Elaboração de Produtos Ambientalmente Corretos .......................................................................................20 4.1.4 Produtos Sustentáveis no Setor da Construção Civil ....................................21 4.2 CONCEITO DE ACÚSTICA ......................................................................................23 4.2.1 Fontes Sonoras .............................................................................................23 4.2.2 Intensidade Sonora .......................................................................................24 4.2.3 Propagação do Som ......................................................................................25 4.2.4 Subdivisão do Som........................................................................................25 4.2.5 Isolamento e Absorção ..................................................................................26 4.2.6 Classificação dos Painéis ..............................................................................30 4.2.7 Painel Perfurado Sobre Material Fibroso Poroso ..........................................30 4.2.8 Painel Com Membrana Flexível Sobre Material Poroso Fibroso ...................31 4.2.9 Painel Ressonante .......................................................................................32 4.3 A CULTURA DA BANANEIRA ..................................................................................33 4.3.1 Exigências Climáticas da Bananeira .............................................................33 4.3.1.1 Temperatura ..............................................................................................34 4.3.1.2 Necessidades hídricas ...............................................................................34 4.3.1.3 Radiação solar............................................................................................35 4.3.1.4 Ventos ........................................................................................................35 4.3.1.5 Altitude .......................................................................................................36 4.3.1.6 Umidade relativa.........................................................................................36 4.3.2 Estrutura da Planta ........................................................................................36 4.3.2.1 Sistema foliar ..............................................................................................37 4.3.2.2 Bainhas foliares ..........................................................................................37 4.3.3 Manejo da Cultura .........................................................................................38 4.3.4 Pragas ...........................................................................................................39
5 MATERIAIS E MÉTODO .....................................................................................41
5.1 MATÉRIA PRIMA ...................................................................................................41 5.1.1 Extração do Material......................................................................................41
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5.1.2 Estocagem ....................................................................................................41 5.1.3 Beneficiamento ..............................................................................................41 5.1.3.1 Corte e desdobramento ..............................................................................44 5.1.3.2 Cozimento ..................................................................................................47 5.1.3.3 Polpação ....................................................................................................47 5.1.3.4 Centrifugação .............................................................................................47 5.2 PRODUÇÃO DE PLACAS........................................................................................48 5.2.1 Moldagem ......................................................................................................48 5.2.2 Prensagem ....................................................................................................48 5.2.3 Secagem .......................................................................................................48 5.3 AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DAS PLACAS ............................................................49 5.3.1 Teste de Porosidade por compressão ...........................................................49 5.3.2 Teste de Porosidade com o uso da água ......................................................50 5.3.3 Gramatura .....................................................................................................50 5.3.4 Teste de Flamabilidade .................................................................................51 5.3.5 Teste Absorção sonora no tubo de impedância ............................................52 5.3.6 Análise visual ................................................................................................53 5.3.7 Microscopia Óptica (lupa) ..............................................................................53 5.3.8 Microscopia eletrônica de varredura (MEV) ..................................................54
6 RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................55
6.1 CARACTERIZAÇÃO DO PROCESSO DE BENEFICIAMENTO DA BANANEIRA .................55 6.1.1 Coleta do pseudocaule ..................................................................................55 6.1.2 Corte e desdobramento .................................................................................56 6.1.2.1 Desdobramento parcial do pseudocaule ....................................................57 6.1.2.2 Desdobramento total do pseudocaule ........................................................61 6.1.2.3 Desdobramento sem cortes transversais ...................................................61 6.1.3 Cozimento .....................................................................................................61 6.1.4 Polpação .......................................................................................................62 6.1.5 Centrifugação ................................................................................................65 6.1.6 Conformação .................................................................................................66 6.1.7 Prensagem ....................................................................................................67 6.1.8 Secagem .......................................................................................................69 6.2 CARACTERIZAÇÃO DAS PLACAS ............................................................................70 6. 3 TESTE DE POROSIDADE DA PLACA DE FIBRA DE BANANEIRA POR COMPRESSÃO ...71 6. 4 TESTE DE POROSIDADE COM O USO DA ÁGUA .....................................................74 6.5 GRAMATURA .......................................................................................................75 6.6 TESTE DE FLAMABILIDADE ..................................................................................77 6.7 ENSAIO DE ABSORÇÃO SONORA NO TUBO DE IMPEDÂNCIA ...................................81 6.8 AVALIAÇÃO VISUAL ..............................................................................................88 6.9 ENSAIO DE MICROSCOPIA ÓPTICA ........................................................................91 6.10 ENSAIO DE MICROSCOPIA DE VARREDURA ..........................................................94
7 CONCLUSÃO .....................................................................................................104
REFERÊNCIAS ......................................................................................................107
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1 INTRODUÇÃO
A Terra é o habitat da humanidade e, desde os primórdios da
civilização, o homem busca melhores maneiras para se adaptar e para usufruir deste
espaço, retirando dele o que precisa para a sua sobrevivência e o modificando para
o seu conforto, garantindo, assim, a perpetuação e a melhoria da qualidade de vida
da espécie.
A História da humanidade é também a história da apropriação da
natureza pelo processo civilizatório. Nesse processo, de um modo geral, a
apropriação dos recursos naturais pela cultura humana sempre se efetivou de forma
predatória.
Entretanto, a agressão ambiental, de forma mais sistematizada, teve
início com a Revolução Industrial, no século XVIII, que desencadeou um corrosivo
processo de impacto crescente e de modificação constante do meio. As
repercussões ambientais, a partir de então, têm sido intensas, e se, por um lado,
produzem riqueza e conforto, por outro, deixam um lastro de destruição da natureza,
cujas consequências são, a cada dia, mais evidentes.
Essas evidências, em certo sentido, acabaram por produzir reações
de certos setores que passaram a desenvolver ações visando à conscientização da
humanidade, no que diz respeito ao uso dos recursos naturais. A conscientização
crescente de que é preciso preservar para que haja “futuro” propiciou o surgimento
de novas concepções de progresso, entre essas concepções, está a ideia de
sustentabilidade ou de desenvolvimento sustentável.
Neste sentido, surgiram inúmeras organizações, em todo o planeta,
com o objetivo de implementar ações de atuação responsável em relação ao meio
ambiente. Um dos objetivos desses organismos é incentivar a promoção da
pesquisa e do desenvolvimento de novos processos e de novos produtos
ambientalmente compatíveis.
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Assim, nas últimas décadas, tem crescido, significativamente, o
número de produtos considerados sustentáveis, ou seja, de produtos que são
confeccionados a partir de matérias-primas naturalmente disponíveis ou
descartadas, como as madeiras de demolição para execução de mobiliário, os
plásticos reciclados para lixo, os galhos de macieira que se transformam em
elegantes puxadores e que são desenvolvidos por processos não agressivos ao
meio.
A área da construção civil tem se destacado na produção de
produtos alternativos sustentáveis, de modo a diminuir os impactos causados por
refugos de toda espécie, entre eles, os resíduos resultantes das próprias
construções e demolições. A própria edificação, a pavimentação, a decoração, entre
outros setores ligados à construção civil, têm se beneficiado com o desenvolvimento
de produtos alternativos, os quais, além de não impactarem o meio, de um modo
geral, apresentam custos mais baixos.
É neste sentido que se embasa o presente estudo, que tem como
objetivo principal o desenvolvimento de um produto ambientalmente correto, tanto
em relação à matéria-prima utilizada, quanto ao processo de produção do mesmo.
O produto em questão é uma placa produzida a partir da fibra da
bananeira, que pode ser utilizada como tratamento acústico na construção civil.
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2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Avaliar o desempenho de placas de fibra de bananeira, como
tratamento acústico, na construção civil.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Estudar a viabilidade técnica do uso das fibras de bananeira
para a fabricação de material de revestimento para construção;
Investigar, pesquisar quais são as partes do pseudocaule mais
adequadas para o uso proposto;
Avaliar a absorção acústica por meio dos resultados obtidos dos
ensaios feito no tubo de impedância.
Estudar Estabelecer os parâmetros do processo produtivo;
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3 JUSTIFICATIVA
A fibra do pseudocaule da bananeira é uma fibra natural celulósica.
Segundo Justiz-Smith et al. (2007), as fibras celulósicas despertam grande interesse
por apresentarem altos valores de módulo de Young, quando comparadas a outras
fibras poliméricas, pois seu alto conteúdo de lignina proporciona um incremento de
resistência à tração (tensão de escoamento). Assim, os autores indicam que a
utilização de fibras naturais é de interesse para a formulação de materiais
compósitos de matriz cerâmica, polimérica ou metálica, para aplicações que vão da
construção civil à indústria aeronáutica.
Balzer et al. (2007) apresentam a utilização de fibra do pseudocaule
da bananeira como reforço em materiais termoplásticos, ao avaliarem as
propriedades de um composto de PVC reforçado com estas fibras. É interessante
observar que os métodos de extração da fibra são de baixa complexidade, em geral,
realizados manualmente, com um tratamento em solução aquosa de 10% de água
sanitária e secas ao ar (Figura 1).
Figura 1: Fibra do pseudocaule da bananeira extraídas manualmente e secas ao ar. Fonte: BALZER et al. (2007).
Savastano et al. (2005) apresentam a caracterização da
microestrutura e das propriedades mecânicas de cimentos reforçados com fibras
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naturais, incluindo a fibra da bananeira. Os estudos de Sapuan et al. (2006) indicam
que o desempenho da fibra da bananeira pode ser melhorado pela utilização da fibra
tecida (woven fabric), ao invés de dispersa na matriz. Há também trabalhos que
indicam a utilização de outras matrizes, em especial, as resinas epóxies (SAPUAN;
MALEQUE, 2005) e de poliésteres (IDICULA et al., 2006; POTHAN et al., 2005).
O trabalho de Pothan et al. (2005) indica a necessidade de uma
melhor compreensão acerca da interação entre as fibras naturais e as diferentes
opções de matrizes. Tal interação pode ser incrementada pela aplicação de
tratamentos químicos às fibras, bem como, por diferentes formulações para
matrizes.
Em geral, os autores citados ocupam-se da caracterização das
propriedades mecânicas das fibras e compósitos, indicando sua possível utilização
como elementos estruturais na construção civil e na indústria de mobiliário.
Entretanto, há poucos estudos acerca das propriedades térmicas de tais compósitos
(IDICULA et. al., 2006).
Segundo o SINDUSCON-PR (2010), dois terços do custo da
construção civil é representado pelos itens denominados acabamentos, que incluem
os pisos, revestimentos, louças e metais sanitários, entre outros. Tais segmentos
também são de interesse para o desenvolvimento e aplicação de materiais
alternativos e sustentáveis, dado seu volume e possibilidade de impacto no custo da
habitação. Segundo dados divulgados pela ANFACER (2010), apenas o setor de
revestimentos cerâmicos produziu, em 2006, cerca de 594 milhões de metros
quadrados de revestimentos.
Assim, indica-se a possibilidade de aplicação da fibra do
pseudocaule da bananeira na composição de revestimentos para tratamento
acústico de baixo custo e de fácil extração, entre outros elementos empregados na
construção civil como interessante objeto de pesquisa, em função da quantidade de
resíduo gerado/disponível, da demanda por produtos de revestimento e da
possibilidade de redução de custos para a habitação.
O problema a ser estudado é a relação entre a forma de
apresentação da fibra e o melhor processo de beneficiamento do material, que
propicie um melhor resultado em termos de desempenho da absorção acústica do
material.
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O problema a ser estudado é a relação entre o processo de
produção e a matéria prima empregada, com o desempenho técnico do produto.
As hipóteses investigadas foram: as placas de fibra de bananeira,
com maior concentração de fibras ou com maior concentração de polpa, são mais
eficientes, do ponto de vista de absorção acústica, do que as de espuma sintética e
de fibra de coco.
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4 REFERENCIAL TEÓRICO
4.1 SUSTENTABILIDADE
Problemas ambientais, conforme Goldemberg e Barbosa (2004), não
são recentes. Já no século XV, situações indesejáveis, como a poluição do ar, em
Londres, levaram o Parlamento Britânico a suspender as suas reuniões. De lá para
cá, problemas ambientais são cada vez mais comuns e causam estragos antes
nunca observados, em todas as partes do planeta.
O século XX foi palco de progressos em todas as áreas do
conhecimento humano, de guerras altamente destrutivas e de uma ação predatória,
em relação à natureza, antes nunca observada pela história humana. Tal situação
acabou por produzir a hipótese de que não haveria futuro para o planeta, ou seja, a
Terra não se sustentaria, caso os paradigmas humanos não fossem modificados,
substituídos.
Essa conscientização, que foi se tornando crescente, a partir de
meados do século passado, desencadeou a busca por novos padrões de vida e de
produção e o desenvolvimento do conceito de sustentabilidade, noção esta que
fundamenta as ações humanas visando à permanência de todas as espécies vivas
existentes no planeta.
O conceito de sustentabilidade, a partir de então, tem direcionado
inúmeras pesquisas e ações públicas e privadas.
4.1.1 Sustentabilidade: Conceito e Considerações
O conceito de sustentabilidade, segundo Manzini e Vezzoli (2005),
foi introduzido no debate internacional pelo documento da Word Commission for
Environment and Development: Our Common Future, que foi a base da conferência
da Unit Nations Conference on Environment and Development, no Rio de Janeiro,
em 1992.
Conforme os autores, sustentabilidade ambiental pode ser definida
como:
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[...] condições sistêmicas segundo as quais, em nivel regional e planetário, as atividades humanas não devem interferir nos ciclos naturais em que se baseia tudo o que a resiliência do planeta permite e, ao mesmo tempo, não devem empobrecer seu capital natural, que será transmitido às gerações futuras (MANZINI; VEZZOLI, 2005, p. 27).
Para Valle (2002, p.29), desenvolvimento sustentável “significa
atender as necessidades da geração atual sem comprometer o direito das futuras
gerações atenderem as suas próprias”. Segundo este autor, o conceito de
desenvolvimento sustentável subentende que as necessidades humanas não são
iguais em todas as sociedades e que os recursos, na atualidade, são muito limitados
e, assim, devem ser preservados; isto vale dizer que a sustentabilidade depende do
reaproveitamento de recursos já utilizados e refugados, e da utilização de tudo o
que, na natureza, é descartado.
O conceito de desenvolvimento sustentável embute, segundo Veiga
(2007), o de “empreendedorismo sustentável”, que se fundamenta na ecoeficiência,
na minimização da produção de lixo e na prevenção contra a poluição. Assim, o
empreendedorismo sustentável consiste no uso inteligente dos recursos disponíveis,
ou seja, numa combinação entre desenvolvimento e preservação, único caminho
para a permanência da vida no planeta.
4.1.2 Produtos Sustentáveis
O empreendedorismo sustentável leva ao desenvolvimento de
produtos ecologicamente corretos, isto é, construídos a partir da reciclagem de
resíduos descartados ou do aproveitamento de descartes da própria natureza, que
causam baixo impacto no ambiente.
Segundo Deforges (1994), os produtos sustentáveis são projetados
a partir de alguns princípios, entre eles: o da parcimônia , isto é, pelo uso racional
dos recursos, de preferência, pelo reuso; o da infrafuncionalidade; o da
autoprodução; o da perenidade; e o da funcionalidade. Desse modo, os produtos
sustentáveis agregam os seguintes valores: são econômicos, reutilizáveis,
combináveis, não poluentes e não agressivos.
20
Valle (2002) ressalta que os produtos sustentáveis são aqueles que
atendem às necessidades da sociedade, proporcionando-lhes uma melhor qualidade
de vida, mas que, em sua elaboração, utilizam o mínimo possível, ou mesmo, não
utilizam, materiais tóxicos, e minimizam a geração de resíduos que causam algum
tipo de poluição. Tais características devem fazer parte, também, dos processos de
produção, das embalagens, do transporte e da distribuição desses produtos, para
que se tornem, o máximo possível, ambientalmente corretos.
Manzini e Vezzoli (2005) lembram que ao se proceder a análise de
um produto deve-se considerar todas as fases da produção, desde o momento da
extração da matéria-prima, produção, a distribuição o uso final pelo consumidor e o
descarte. Assim, para que um produto seja sustentável, nessa trajetória, deve
apresentar níveis baixos de exploração e poluição ambiental.
Conforme Toffler (apud KAZANZIAN, 2005, p. 66), “a redução das
quantidades de matérias-primas de energia não é sempre suficiente para que um
produto seja considerado sustentável”, pois é necessário que seu uso também
propicie, por exemplo, economia de água e de insumos, dependendo do tipo de
produto.
Muitos produtos considerados sustentáveis, produzidos na
atualidade, utilizam, como matéria-prima, refugos, resíduos, sucatas do lixo
industrial, entre outros, o que lhes agrega valor quanto à sua classificação como
ambientalmente corretos. Por outro lado, é importante, também, conforme Manzini e
Vezzoli (2005), que eles sejam, ao final de seus ciclos de vida, facilmente
recicláveis.
4.1.3 Resíduos e Refugos Como Base da Elaboração de Produtos Ambientalmente
Corretos
Uma das principais estratégias de redução do impacto ambiental é o
desenvolvimento de produtos a partir da utilização de refugos de toda espécie.
Segundo Valle (2002), a Organização Mundial da Saúde considera
como resíduo tudo o que o homem não deseja mais e descarta, pois não tem valor
de mercado. A Associação Brasileira de Normas Técnicas considera como resíduos,
os materiais resultantes de atividades antrópicas, as sobras de processos produtivos
21
e todos os materiais que não atendem mais a sua utilidade original. Conforme o
autor:
[...] um resíduo não é, por princípio, algo nocivo. Muitos resíduos podem ser transformados em subprodutos ou em matérias-primas para outras linhas de produção. Alguns processos químicos geram simultaneamente dois ou mais produtos, em quantidades fixas, que se destinam a mercados com demandas distintas e obedecem a regras de formação de preços em elasticidades diferentes (VALLE, 2002, p. 51).
Os resíduos podem ter como origem o descarte doméstico,
industrial, hospitalar, comercial, proveniente de serviços públicos, construção civil,
agricultura, entre outros. Alguns processos também geram descartes no seu ciclo de
vida.
A maioria desses descartes pode ser reciclada, ou seja, pode ser
reaproveitada para a confecção de novos produtos. Assim, reciclar, conforme
Manzini e Vezzoli (2002), é aproveitar matérias-primas já utilizadas, para a produção
de novos produtos, o que, além de poupar a extração junto à natureza, diminui o
acúmulo de lixo. Desse modo, a reciclagem é uma alternativa ambientalmente
correta, que tem crescido muito nas últimas décadas. Um dos ramos que tem se
utilizado, em larga escala, da reciclagem, por ser um dos segmentos que mobiliza
muitos recursos materiais, é o da construção civil, com grande índice de
reaproveitamento de descartes.
4.1.4 Produtos Sustentáveis no Setor da Construção Civil
Entre as diversas estratégias de redução do impacto ambiental na
produção de bens, destaca-se a utilização de resíduos industriais na construção
civil. Em geral, estudos apresentam a utilização de resíduos como carga na
composição de cimentos e asfalto. Dois exemplos bem conhecidos são: a utilização
de pneus descartados na composição de massa asfáltica e a inclusão de escória da
indústria siderúrgica na composição do cimento portland. A utilização de resíduos na
construção civil é de grande interesse pelos seguintes motivos:
22
- o produto da construção civil (bens imobiliários) possui longa vida útil, sendo possível a fixação do resíduo por longos anos; - a redução dos custos na construção civil é uma iniciativa de interesse social, pois possibilita que um número maior de indivíduos tenha acesso à moradia (BALZER et al, 2007).
Conforme Anjos et al (2003), tais aplicações têm evoluído da simples
utilização como carga, ou seja, outro material que tenha características
semelhantes, para aplicações como incremento no desempenho de produtos, em
especial, em componentes estruturais. Não só os resíduos industriais têm sido
utilizados na construção civil, mas também os oriundos da produção agrícola e
agroindustrial.
Savastano et al (2000) indicam a possibilidade do uso de matrizes à
base de cimento reforçado com fibras naturais para a produção de componentes
construtivos, como telhas, painéis de vedação vertical, caixas d’água, pias de
cozinha, entre outros.
Ricken, ET al (2008) salientam o uso cada vez maior da madeira de
demolição, ou seja, a madeira resultante do desmanche de casas, geralmente
antigas, de dormentes ferroviários e de outros tipos de construção. Estas, na maioria
das vezes, são madeiras de qualidade e estão em ótimo estado de conservação. O
mesmo pode ser feito com os metais oriundos dessas construções, que são
descartados. O metal tem a vantagem de poder ser totalmente reciclado e aplicado
em novos produtos, evitando-se a extração de minérios da natureza.
Os materiais cerâmicos resultantes de demolições ou os que são
resíduos de construções são, geralmente, utilizados depois de processados, como
materiais componentes de parte do cimento para a confecção da argamassa.
Garrafas pet, papelão, fibras vegetais, entre outros materiais
alternativos têm, sido muito usado no setor da construção civil. Estes materiais são,
geralmente, usados na fabricação de acessórios para o setor e, muitas vezes, para
componentes da própria edificação, o que auxilia na diminuição do volume de lixo no
meio ambiente. Santos (2005) desenvolveu painéis de isolamento acústico a partir
de materiais normalmente descartados, como: embalagens de ovos, balões,
garrafas pet, entre outros. Muitas pesquisas têm levado ao desenvolvimento de
produtos à base de materiais disponíveis descartados junto à natureza.
23
É neste contexto que se encaixa o produto desenvolvido por este
estudo, pois, a partir da fibra do pseudocaule da bananeira, buscou-se construir
placas para absorção acústica, muito usadas na construção civil.
Assim, no próximo capítulo, serão abordados aspectos relacionados
à acústica.
4.2 CONCEITO DE ACÚSTICA
O som pode ser definido como um fenômeno acústico que consiste
na propagação de ondas sonoras produzidas por um corpo que vibra em meio
natural elástico (especialmente o ar) (FERREIRA,1995, p. 609).
Segundo Fernandes (2002), o som é um fenômeno vibratório
resultante de vibrações da pressão do ar. Assim, para que o som exista, são
necessárias fontes que o desencadeiem.
4.2.1 Fontes Sonoras
Segundo Fernandes (2002), “O som é um fenômeno vibratório
resultante de variações da pressão no ar”.
Fonte sonora é todo e qualquer fenômeno causador de ondas de
pressão no ar.
Frequência, intensidade e timbre são as três variáveis físicas que
caracterizam o som. Ele ainda define que “frequência é o número de oscilações por
segundo do movimento vibratório do som”.
O ouvido humano é capaz de captar sons numa faixa ou banda
audível que varia entre 20 e 20.000 hertz. Os sons com menos de 20 Hz são
chamados de infrassons e os de mais de 20.000 Hz são chamados de ultrassons.
Estão então divididas em três faixas as frequências audíveis:
24
Sons agudos ou altas frequências, que variam entre 2.000 e
4.000 Hz, as quais são as três oitavas de maior frequência;
Sons médios ou médias frequências, que variam entre 500 e
2000 Hz, as quais são as três oitavas centrais;
Sons graves ou baixas frequências, que variam entre 125 e 500
Hertz, as quais são as três oitavas de menor frequência.
4.2.2 Intensidade Sonora
A quantidade de energia contida no movimento vibratório nada mais
é do que a intensidade, podendo ela ser de maior ou menor amplitude, na onda ou
na vibração sonora. Pode-se medir a intensidade do som por: e Pressão do ar
causado pela onda sonora (BAR = 1 dina / cm²) Energia contida no movimento
vibratório (W / cm²sw).
Assim Fernandes conclui que:
Intensidade sonora é media em Watts/cm²
Nível de Intensidade – NIS é medida em decibels(dB)
A unidade de medida de intensidade sonora é W / Cm² ou BAR.
O decibel não é uma unidade de medida, mas apenas uma
escala.
Timbre nada mais é que a forma da vibração sonora, que permite a
identificação da fonte geradora.
Espectro de um som se refere à relação entre amplitude e
frequência de um som complexo.
O ruído que apresenta algo que não agrada gera desconforto ou
incômodo e leva à insalubridade. Já numa definição física, ruído é todo fenômeno
acústico não periódico, sem componentes harmônicos definidos.
25
4.2.3 Propagação do Som
Segundo Bistafa (2006), a propagação do ruído em recintos
fechados pode ser causadora de vários problemas: a perda de audição, muito
frequente em ambientes industriais; em uma sala de aula, a redução da
inteligibilidade da fala; dificuldade de dormir, num quarto; numa biblioteca, a
dificuldade de concentração; e dificuldade de se comunicar, em uma sala. Em áreas
externas, a onda sonora se propaga de forma livre, sem que haja interferência de
outras ondas. Já em recintos fechados, as ondas são refletidas nas superfícies
limitantes do ambiente, como piso, parede, teto, peças de mobiliário, causando,
assim, interferência na propagação da onda a partir da fonte.
Os problemas causados pelo som em recintos fechados tornam
necessárias intervenções para que haja uma solução ou melhora na qualidade
sonora do ambiente em estudo. O uso de materiais porosos ou fibrosos, no
revestimento de paredes ou tetos, absorve o som, melhorando assim o recinto. Há
diversos materiais utilizados para tratamento na melhora acústica de ambientes,
como o revestimento com espumas de poliuretano como material poroso e elástico,
ou ainda, os revestimentos com carpetes, isso falando em materiais sintéticos. Mas
há, ainda, como material natural, a fibra de coco. A natureza dos materiais
empregados na execução de paredes e nos revestimentos dos interiores dos
ambientes construídos resulta na melhoria ou não da sua qualidade sonora. Isto se
deve às propriedades físicas de cada material empregado nos diversos elementos
que compõem um ambiente, pois estes respondem de forma diferente à incidência
do som. Como cada ambiente é composto de diferentes peças de diferentes
materiais, cada ambiente acaba resultando em diferentes respostas sonoras.
4.2.4 Subdivisão do Som
Segundo Bistafa (2006), como apresenta a Figura 2, o som incidente
em uma superfície, divide-se em três partes, sendo que parte é refletida no mesmo
ambiente, enquanto as outras duas partes se dividem em energia sonora transmitida
e energia sonora absorvida.
26
Figura 2 - Comportamento do som. Fonte: BISTAFA, 2006.
4.2.5 Isolamento e Absorção
Silva (2005) complementa que, devido à energia das ondas sonoras,
materiais rígidos, utilizados como divisórias ou mesmo paredes, vibram parcialmente
ou como um todo. Esses obstáculos, como são compostos de materiais rígidos,
vibram e se comportam como diafragmas e acabam reirradiando a energia sonora
neles incidida. Desta forma, quanto maior a rigidez dos materiais isolantes, como
divisórias ou paredes, e quanto maior sua massa, melhor seu isolamento e, quanto
mais leve e flexível forem estes materiais, menos favorável será o seu isolamento.
Costa (2003), por sua vez complementa que, devido à viscosidade
do ar e o atrito, uma parcela da energia sonora é absorvida quando incide em uma
superfície sólida, sendo esta onda sonora incidente transformada em calor. A
natureza dos materiais é quem caracteriza o coeficiente de , sendo que a estrutura
porosa de materiais como tecidos, madeira aglomerada, feltros e plásticos porosos,
resulta em elevados coeficientes de absorção sonora. Levando em conta o tamanho
das estruturas dos poros do material absorvente, o que tem significância é a
Incidente Transmitida Refletida Absorvida
27
resistência no contato com as paredes dos poros devido à viscosidade do ar no
movimento das partículas.
Bistafa (2006) confirma que a absorção sonora se dá de acordo com
o tipo de material a ser empregado, sendo que os materiais mais utilizados se
dividem em dois grupos: os materiais fibrosos e os materiais porosos. No primeiro,
estão a lã de rocha e lã de vidro, entre outros; e no segundo, estão as espumas de
poliuretano, ou seja, espuma utilizada em colchões ou em esponja de limpeza
doméstica. Classifica-se os materiais tanto porosos quanto fibrosos, como bons
absorvedores sonoros, pois permitem a penetração das moléculas de ar em seu
interior, bem como, a sua movimentação. Porém, dois tipos de material não são
apropriados para tal finalidade, ou sejam, os tecidos com tramas muito fechadas,
sendo um bom exemplo, as lonas em algodão encerado, e os tecidos muito
vazados, com fios espaçados, um bom exemplo são os tecidos tipo gaze. Conclui-se
então, que os materiais com alto coeficiente de absorção sonora têm como
propriedade principal a resistência ao fluxo de ar (Figura 3).
Figura 3 – Estrutura de materiais porosos e fibrosos. Fonte: BISTAFA, 2006.
28
Os materiais utilizados como absorvedores sonoros têm uma
importante característica: a porosidade como propriedade física macroscópica.
Desta forma, neste capítulo para o ensaio de porosidade é abordado o procedimento
experimental e os seus resultados.
É definida como porosidade (Ω) de um material a razão entre o
volume ocupado pelo fluido no seu interior, que nada mais é que o volume de
vazios, pelo seu volume total na equação:
Onde:
Ω: porosidade.
Vf: volume de fluido no interior da amostra em metros cúbicos;
Va: volume total da amostra em metros cúbicos.
Tem-se ainda a equação em função do volume pela parte sólida na
equação:
Onde:
Ω: Porosidade (adimensional).
Vs: volume da parte sólida comprimida em metros cúbicos.
Va: volume total da amostra em metros cúbicos.
A porosidade é uma das características mais importantes dos
materiais com bom desempenho acústico, a qual se situa, normalmente, entre 0,80 e
0,98 com pequenas variações de valores.
Ω = Vf
Va
Ω = 1 - Vs
Va
29
Segundo Bistafa (2006), nos materiais absorventes do som, sejam
eles porosos ou fibrosos, o coeficiente de absorção sonora varia com a frequência
do som incidente. O deslocamento do coeficiente de absorção pela frequência, tanto
na horizontal como na vertical, depende das características físicas e construtivas do
material. Com o aumento do coeficiente de absorção, aumenta-se a espessura e a
densidade dos materiais. O aumento da absorção sonora, principalmente das ondas
de baixa frequência, tem significativa melhora quando o revestimento se encontra
afastado do material da superfície, parede ou teto.
Segundo Costa (2003), em materiais com uma maior rigidez, como
os materiais à base de fibras de madeira aglomerada, o aumento da espessura não
tem significância comparado com outros materiais absorventes como o feltro que,
para baixas frequências, com o aumento da espessura, aumenta o coeficiente de
absorção. Para baixas frequências, em relação ao feltro, o que se percebe é que o
coeficiente de absorção cresce com a espessura. Para uma espessura de 10mm o
coeficiente de absorção é proporcional, considerando-se uma onda com frequência
de 500 Hz. As espessuras aumentam entre 30 e 50mm para frequências superiores.
Os outros fatores que se deve levar em conta são: a velocidade das
partículas e o comportamento da pressão sonora. O que ocorre é que a velocidade
das partículas é zero quando a pressão sonora é máxima, isso junto às paredes.
Junto a uma parede rígida, as moléculas de ar não se movimentam. A pressão
sonora é mínima onde a velocidade das partículas é máxima. Tal fenômeno ocorre
quando a onda de som incidente está a ¼ de distância da parede. A interação do
material absorvente com as moléculas de ar se dá onde a velocidade das partículas
é máxima. Como aumentar a espessura do material fica inviável, a solução é afastar
o material da parede. Para absorção sonora de oitava de 125Hz seria necessário
aumentar, por exemplo, a espessura superfície, ou posicionar o revestimento a uma
distância de 68cm da parede. Como tal distância fica impraticável em paredes, a
melhor solução é usá-la no teto ou forro, Segundo Bistafa (2006),.
30
4.2.6 Classificação dos Painéis
Segundo Costa (2003), como os materiais absorventes de grande
espessuras são os que conseguem um grande coeficiente de absorção, isso para
baixas freqüências, a estratégia é colocar afastados das parede painéis vibrantes,
sendo eles metálicos ou de madeira compensada, revestidos de material
absorvente por trás.
Segundo Bistafa (2006), existem três formas de dispositivos
especializados de absorção sonora: Painel perfurado sobre material poroso \ fibroso,
membrana flexível sobre material fibroso / poroso, painel ressonante.
4.2.7 Painel Perfurado Sobre Material Fibroso Poroso
Painéis perfurados de madeira, plástico ou metal são utilizados para
cobrir e dar proteção mecânica aos materiais fibrosos e porosos; o material
absorvente é quem faz a absorção sonora do conjunto, quando as perfurações do
painel ultrapassam 20% da área do mesmo.
Figura 5 – Painel perfurado sobre material fibroso poroso e o comportamento de uma onda com 1.000 Hz. Fonte – BISTAFA, 2006.
31
4.2.8 Painel Com Membrana Flexível Sobre Material Poroso Fibroso
Membranas flexíveis de poliuretano com espessura de 6 a 35µm (1
micrômetro = 10-6m) que nada mais são do que sacos de lixo, são comumente
utilizadas para ensacar o painel absorvente. Tal procedimento ocorre quando os
painéis de materiais absorventes porosos/fibrosos necessitam de proteção contra o
pó, sujeira, respingos. A membrana, por sua vez, não pode interferir no desempenho
do material poroso, que está protegendo. Para tanto, a membrana flexível não pode
estar esticada, para que possa permitir que as moléculas de ar do lado de fora da
membrana gerem um movimento nas moléculas de ar do lado de dentro do saco.
Outro fator muito importante se dá quando se utiliza um painel perfurado para cobrir
a membrana de material flexível que envolve a manta de material poroso/fibroso.
Neste caso, torna-se necessário não compactar o conjunto. A compactação do
conjunto fará com que a absorção se degrade consideravelmente. Para evitar tais
problemas, um espaçador é recomendado, que pode ser uma tela de arame com 12
mm envolvida por membrana plástica.
Figura 6 – Membrana flexível sobre material fibroso ou poroso e o comportamento de uma onda sonora com 1.000 Hz. Fonte – BISTAFA, 2006.
32
4.2.9 Painel Ressonante
O painel ressonante é composto de uma cavidade com ar, formada
por espaçadores fixados no teto ou parede; sobre estes são montados, com finas
chapas de madeiras ou metal, os painéis de fechamento. A densidade superficial do
material é o que caracteriza o painel, que nada mais é do que o produto da
espessura da chapa pela densidade do material da chapa.
O funcionamento do objeto se dá com o movimento de flexão do
painel; a energia acústica é então dissipada; o campo acústico é quem excita o
painel. Por conta disso, quando o espaço entre o painel e a parede ou forro for
preenchido com material fibroso/poroso, tal material fará a dissipação adicional de
energia.
O Material acústico proposto por este estudo tem como base o
processo acima exposto.
Figura – 7 Painel Ressonante e uma onda sonora. Fonte – BISTAFA, 2006.
33
4.3 A CULTURA DA BANANEIRA
A bananeira, conforme Ferreira (1995, p.83), é uma planta do ramo
das embriofitas, angirosperma, monocotiledônea, da família das Musáceas,
originária de países tropicais, cujas folhas amplas têm bainhas que se enrolam umas
nas outras, formando um tranco; e cujo verdadeiro caule é um rizoma subterrâneo,
que dá origem a novas bananeiras. As flores, e depois os frutos, dispõem-se em
cachos; os frutos saborosos e de grande poder alimentício são bagas, cujas
sementes já não existem.
4.3.1 Exigências Climáticas da Bananeira
Segundo Alves e Silva (2001), a banana tem sua origem no sudeste
da Àsia, de onde se espalhou para a África, chegando até a Índia. Em 1516, no
Século XVI, com a colonização de novos territórios, os europeus a levaram para a
América . Os cultivos comerciais significativos localizam-se nos trópicos úmidos e
nos subtrópicos (Figura 8), de onde é distribuída por todo o mundo.
Figura 8 – Trópicos úmidos e subtrópicos Fonte – ALVES, 2001.
34
Para a exploração comercial da bananeira, fatores climáticos são
essenciais, como temperaturas altas, chuvas, ventos, bastante luminosidade, baixa
altitude e relativa umidade do ar.
4.3.1.1 Temperatura
Segundo Alves (2001) a bananeira desenvolve-se bem em
temperaturas tropicais, comuns nas regiões Norte, Nordeste e parte da Sudeste e
Centro-oeste. As microrregiões produtoras de banana apresentam temperaturas
médias entre 18°C e 31°C. Boas colheitas exigem temperaturas altas e constantes,
que oscilem entre 20°C e 32°C. Abaixo de 20°C o desenvolvimento fisiológico fica
comprometido; a emergência da planta mãe ou do filho, bem como, o corte do cacho
sofrem atraso; as folhas morrem precocemente por sintomas cloróticos, o
crescimento é lento e o pseudocaule perde a firmeza; as pencas se deformam os
cachos não apresentam vigor. O limite considerado extremo para exploração da
cultura varia entre 15 e 30 ºC.
4.3.1.2 Necessidades hídricas
Alves (2001) afirma também que cerca de 87,5% do peso da
bananeira é constituído de água, por isso seu consumo é alto e constante. A
quantidade de chuva necessária para o bom desenvolvimento das bananeiras gira
em torno de 1.900 mm bem distribuídos. Já em solos com boa capacidade de
retenção de água e em solos profundos, 1200 mm/ano podem gerar bons frutos.
Como tal distribuição de chuvas não ocorre, pode-se ajudar com a irrigação entre
120 a 180 mm/mês. No semiárido nordestino, onde a temperatura varia entre 22°C e
30°C, e as chuvas, entre 400 a 600 mm, há a necessidade de irrigação
complementar.
35
4.3.1.3 Radiação solar
Segundo Alves (2001) o ciclo vegetativo aumenta à medida da
intensidade de luz. As bananeiras que crescem sob as copas das árvores, ou seja, à
sombra, têm o tamanho reduzido e raízes com desenvolvimento superficial; para
frutificar, necessitam de dois ou mais meses a mais comparado-se com as
bananeiras que se desenvolvem sob a luz de sol pleno. O ponto de corte comercial
se dá de 80 a 90 dias de seu aparecimento em regiões de alta luminosidade. Em
regiões de baixa luminosidade, o ponto de corte comercial oscila entre 85 a112 dias.
Já em luminosidade intermediária, o tempo varia entre 90 e 100 dias após emissão
do cacho. A faixa de horas-luz por ano deve girar em torno de 1.500 a 2.000 horas.
Valores inferiores a 1.000 horas são insuficientes para o bom desenvolvimento; a
queima das folhas pode acontecer com níveis excessivamente altos, acima de 2.500
horas.
4.3.1.4 Ventos
Alves (2001) afirma ainda que Ventos fortes, acima de 30km/h,
podem causar danos às bananeiras, tais como: rompimento das nervuras foliares;
redução da produção; queda do pseudocaule e das raízes; e tombamento, devido ao
frágil sistema radicular. Velocidades entre 20 e 30km/h já causam danos
moderados. Nas principais regiões produtoras, as perdas causadas pelos ventos
estimam-se entre 20% e 30% do total produzido. Ventos de intensidade entre 30 e
50km/h afetam a área foliar, que incide diretamente no peso dos cachos.
Recomenda-se o uso de bambu como cortina para quebrar o vento.
4.3.1.5 Altitude
Com o aumento da altitude, o rendimento e a qualidade caem,
porém, pode-se ter bananas, como cultura, em até 1.000 metros de altitude. Com o
aumento da altitude, o ciclo vegetativo aumenta, passando de 10 para 24 messes
em cultivos em regiões com 20 a 1990 metros acima do nível do mar. Em cultivos
36
pouco tecnificados, destinados ao consumo regional, cultiva-se em até 2.000 metros
de altitude.
4.3.1.6 Umidade relativa
Segundo Alves (2001) as plantas de regiões tropicais úmidas
apresentam melhor rendimento em regiões onde as médias anuais de umidade
relativa são superiores a 80%; tal condição estimula a emissão de folhas e a
inflorescência, favorece o amadurecimento por igual e prolonga a vida da planta. A
baixa umidade relativa do ar favorece o aparecimento de folhas mais espessas e a
vida útil da planta é mais curta.
4.3.2 Estrutura da Planta
Segundo Alves (2001), a bananeira chama a atenção por suas
folhas de tamanho avantajado e tem como característica a riqueza de formas.
Apresenta raízes fibrosas, que estão fixadas no tronco curto e subterrâneo,
chamado de rizoma. O pseudocaule se dá pela união das bainhas foliares e termina
com uma nervura central desenvolvida, que forma uma copa de folhas largas e
longas. A inflorescência, com brácteas ovaladas, se dá no centro da copa e
apresenta coloração, normalmente, roxo-avermelhada; em suas axilas, nascem as
flores. As flores reunidas em grupo dão origem à penca (mão), com vários frutos
(dedos); os frutos são verdes, com a maturação, se tornam amarelos e finalmente,
começam a escurecer; neste estágio, a planta já morreu. A vida se renova durante o
desenvolvimento por meio dos rebentos (filhos), que têm origem na base das plantas
(Figura 9).
37
Figura 9 – Bananeira Adulta. Fonte: ALVES, 2001
4.3.2.1 Sistema foliar
As folhas das bananeiras são constituídas de bainha foliar,
pseudopecíolos, nervura e limbo foliar (Figura 10).
4.3.2.2 Bainhas foliares
O pseudocaule é bastante fibroso, podendo ser utilizado para a
obtenção de tecidos e cordas (MOREIRA,1987 apud ALVES, 1999, pag. 54)
.
38
Figura 10 – Folha Adulta Fonte: CHAMPION, 1975.
As bainhas foliares são largas, de bases amplas e envolventes, e
formam o pseudocaule (falso tronco da bananeira) quando imbricadas.
Internamente, a bainha possui numerosos espaços aeríferos cortados por finos
diafragmas que formam espaços que se prolongam além do limbo, cuja função é
discutível (BALLESTERO, 1992 apud ALVES, 1999).
4.3.3 Manejo da Cultura
O plantio se dá de forma ordenada, enfileirada obedecendo as
curvas de nível do terreno, sempre tendo a planta mãe e o seu rebento; após a
retirada dos cachos e, passados os 40 dias para o aproveitamentos dos nutrientes
pelo rebento, a bananeira é cortada com facão, na altura do rizoma da planta, rente
ao chão.
39
Segundo Manica (1997), após a colheita, o pseudocaule deve ser
cortado. É aconselhável que se corte o pseudocaule em pedaços, o que acelera a
decomposição do material que serviria de adubo para o solo, de modo a se evitar
moléstias ou pragas no tronco, o que é bastante comum.
Para Moreira apud Manica (1997), após a colheita do cacho, quanto
maior o tamanho do pseudocaule, maior o desenvolvimento dos rebentos. Tal
benefício acaba depois de 45 a 50 dias depois da colheita do cacho, quando o caule
deve ser cortado rente ao solo.
Para impedir que sirva de alimento para a broca da bananeira,
recomenda-se cortar o pseudocaule na longitudinal e, depois, em toletes, na
transversal, para que, uma vez estando em partes menores, se decomponha mais
rapidamente.
Manica et al (1968), em estudo com três níveis de água e três níveis
de corte do pseudocaule de planta matriz, cultivar Nanicão, não observaram
nenhuma alteração na planta filha.
O corte recomendado pelos autores seria um corte parcial a 2m de
altura, e, após 30,45 e 60 dias, corte total rente ao solo.
4.3.4 Pragas
Segundo Padovani (1989), a Broca do Rizoma ou “moleque“ é a
principal praga que ataca as bananeiras.
Com uma espécie de “bico” curvo e alongado, medindo entre 9 e 14
milímetros de comprimento e 3 a 4 milímetros de largura, quando adulto, a Broca do
Rizoma é um besouro de cor preta. O ciclo de vida do inseto se dá quando a fêmea,
por um pequeno orifício, penetra e deposita seus ovos; em oito dias, esses ovos
viram larvas que se alimentam dos tecidos do rizoma do pseudocaule, o rizoma do
filhote, o que acaba por fazer tombar a bananeira. De 30 a 60 dias é o tempo que a
larva leva para se tornar ninfa; em 5 a 8 dias, serão adultas. Para determinar uma
infestação, iscas devem ser montadas em meio às touceiras; as iscas nada mais são
do que pedaços do pseudocaule cortados na longitudinal. Quando o número de
larvas for superior a 5, inicia-se o controle.
40
Segundo Manica (1997), o pseudocaule da bananeira deve ser
cortado, picado e enterrado. Passar inseticida, manter um número controlado de
mudas por hectare e fazer o desbaste são formas de se tratar velhas plantações de
bananeiras.
A seguir, será apresentado o processo de fabricação da placa
acústica, objeto deste estudo, destacando-se que alguns dos ensaios desenvolvidos
não foram realizados de maneira convencional, em laboratórios específicos, mas se
utilizaram processos alternativos, por meio de adaptação de ferramentas e utensílios
comuns, domésticos, para o beneficiamento e a elaboração do produto. Assim, o
experimento desenvolvido por este estudo embasa-se na experiência descrita por
Boufleur (2006), que trabalhou com processos alternativos na construção de
produtos, processos estes denominados por ele como “gambiarras”. Seguindo esta
linha, para alcançar o produto final, foram utilizados utensílios caseiros, que foram
adaptados conforme as necessidades.
.
41
5 MATERIAIS E MÉTODO
O presente estudo caracteriza-se como pesquisa experimental que,
conforme Gil (1991,p. 53), “é o melhor exemplo de pesquisa científica”. O
experimento é um tipo de estudo no qual o pesquisador manipula ou controla uma
ou mais variáveis independentes e observa a variação da variável (ou variáveis)
dependente, ao mesmo tempo em que manipula variáveis independentes.
5.1 MATÉRIA PRIMA
Esta pesquisa foi norteada pela sequência: extração,
beneficiamento, conformação, aplicabilidade de placas de fibra de bananeira ,
determinação e análise comparativa dos coeficientes de absorção de placas
confeccionadas a partir de fibra de bananeira com placas de espuma Sonex e placas
de fibra de coco, Lã de vidro , lã de rocha, segundo as propriedades de interesse
para aplicação específica.
A sub espécie Nanicão, cujo nome científico é Musa Cavendishii –
AAA, subgrupo Giant Cavendishii, foi a escolhida para este trabalho. As amostras
foram cedidas pelo Instituto Agronômico do Paraná - IAPAR, no Município de
Londrina, Paraná, Brasil.
A partir dos diferentes processos de obtenção, será possível realizar
a caracterização das fibras, em relação a propriedades como: porosidade, absorção
e fator de umidade.
Deverão ser levantados e avaliados dois processos de produção das
placas de revestimento, o que pode levar em consideração a prensagem simples e a
execução de pastas, entre outros. Tais procedimentos serão testados para a
execução do revestimento.
Assim, as combinações de fibras e matrizes serão utilizadas na
confecção de protótipos, cujo desempenho acústico deverá ser testado em
42
laboratório, segundo as propriedades de interesse. O desempenho acústico será
avaliado pela determinação do coeficiente de perda do material (loss coeficient).
As hipóteses investigadas foram: as placas de fibra de bananeira
com maior concentração de fibras e com maior concentração de polpa, qual das
duas apresenta melhor desempenho para absorção acústica.
Para melhorar a investigação a respeito do material e diminuir,
assim, possíveis variáveis testes com o pseudocaule da bananeira, foram
investigados os processos.
5.1.1 Extração do Material
Após a colheita do cacho, são retirados os pseudocaules, que são
as partes que começam depois do rizoma e vão até o começo das folhas (o
“tronco”).
A forma e a dimensão da fibra de bananeira e a presença de maior
ou menor teor de polpa ou de fibra definem a forma de desdobramento do material.
5.1.2 Estocagem
Não se recomenda o armazenamento da matéria prima por muito
tempo. A melhor maneira de se armazenar o pseudocaule é sobre esteios
empilhados, na sombra, com proteção, para que não peguesol para não ocorrer o
ressecamento do pseudocaule. Dependendo da umidade relativa do ar, pode durar
até mais de 60 dias sem ressecar. O pseudocaule da bananeira é composto pelas
bainhas que, por sua vez, têm, em seu interior, uma camada de ar que faz com que
o material tenha um volume maior e retenha a umidade no interior das paredes das
fibras.
5.1.3 Beneficiamento
Após coleta do pseudocaule da bananeira, o processo se divide nas
seguintes etapas: o corte ou desdobramento, diferenciado para cada uma das
hipóteses a serem analisadas; o cozimento, igual para as três formas de
43
apresentação do material; a polpação, igual para duas das formas de apresentação
do material; a centrifugação; a prensagem e a secagem, conforme a Figura 11.
.
Figura 11 – Organograma do processo de beneficiamento do pseudocaule da bananeira para a obtenção de fibras para confecção de placas de revestimento. Fonte: Do Autor, 2010.
Desdobramento para
alcançar maior
concentração de
polpa
Desdobramento
para alcançar maior
concentração de
fibras
Cozimento
Polpação em
batedor
Centrifugação
prensagem
secagem
Beneficiamento
Extração e coleta do
Pseudocaule da
bananeira
44
Em função das características da fibra do pseudocaule, foram
avaliadas diferentes operações de corte e desdobramento, manipulação e
tratamento do pseudocaule, com a seleção das partes adequadas para serem
submetidas ao processo de prensagem e ao tratamento de secagem.
5.1.3.1 Corte e desdobramento
O desdobramento do pseudocaule se inicia com a abertura das
bainhas, que são concentricamente justapostas. Em seguida, as bainhas são
cortadas em tiras, longitudinal e transversalmente.
A forma, a concentração e a dimensão das fibras da bananeira, bem
como a presença de maior ou menor teor de polpa, definem a forma de
desdobramento do material.
Foram desenvolvidos procedimentos distintos para a execução do
desdobramento do pseudocaule, ou sejam:
a) Desdobramento com maior concentração de polpa (com total
aproveitamento do pseudocaule): neste tipo de desdobramento,
após o corte e abertura das bainhas, a mesma foi dividida em
quatro partes, na longitudinal, e divididas por meio do corte
transversal, a cada 100 mm. Este material foi designado 1A e 1B
para placas com espessura de 5cm e 1A1 e 1B1 para placas de
2cm.
b) Desdobramento com maior concentração de fibras
(aproveitamento parcial do pseudocaule): neste tipo de
desdobramento, após o corte e abertura das bainhas, a mesma
foi dividida em quatro partes, na longitudinal, com a posterior
separação das partes interna e externa e descarte da parte
interna. Com a parte externa, onde se encontra a maior
concentração de fibras, foi feito o corte transversal, a cada 100
mm. Este material foi designado 2A e 2B para placas com
espessura de 5cm e 2A1 e 2B1 para placas de 2cm.
45
c) Desdobramento com fio longo (aproveitamento parcial do
pseudocaule): neste tipo de desdobramento, após o corte e
abertura das bainhas, a mesma foi dividida em quatro partes, na
longitudinal, com a posterior separação das partes interna e
externa e descarte da parte interna como na Figura 12, abaixo.
46
Figura 12 – Desdobramento com fio longo.
47
5.1.3.2 Cozimento
O cozimento foi feito em água, utilizando um tambor de aço, com
capacidade de 200 litros, a uma temperatura média de 140ºC, controlada por meio
de termômetro. O tempo de duração cozimento foi determinado por meio de testes
experimentais, sendo considerado ideal quando se verificou que a poupa se soltava
da fibra. Para tal, foi realizado um monitoramento a cada 30 minutos de cozimento.
Não foi feita qualquer adição de produtos químicos.
5.1.3.3 Polpação
A polpação é uma operação que consiste em romper a estrutura da
bainha e reduzi-la a uma massa fibrosa. O processo de rompimento das fibras pode
se dar de várias formas, mecanicamente, quimicamente ou combinações entre elas,
sempre com o uso de calor para ajudar a dissolução do material. Optou-se pela
polpação termo-mecânica.
Foram adotadas duas formas de realizar a polpação, em função da
dimensão das amostras. A primeira forma foi por meio de um batedor com 3 hélices,
constituído de um tambor metálico de volume igual a 20 litros e motor de 1,5 cavalos
e 1700RPM. O material, previamente cozido, com dimensões de cerca de 10cm de
largura por 10cm de comprimento, era colocado no tambor contendo 5 litros de água
a temperatura ambiente e batido durante 2 minutos.
A segunda forma foi por meio da prensagem em um cilindro de
alumínio, utilizada para o material com comprimento superior a 100mm, separando a
polpa das fibras, sendo a mesma coletada em um tambor.
5.1.3.4 Centrifugação
A centrifugação da matéria foi feita em centrifuga doméstica
convencional, com capacidade para dez quilos da marca Wanke. A operação
consiste no depósito do material, polpa e fibra, em sacos de algodão, sendo os
mesmos centrifugados por 2 minutos.
48
5.2 PRODUÇÃO DE PLACAS
A partir da centrifugação, o material é destinado à moldagem,
seguido da prensagem e secagem.
5.2.1 Moldagem
O material foi desfiado manualmente e disposto de forma uniforme
em uma moldura de madeira, com a dimensão de 30cm X30cm e altura de 6cm,
apoiada sobre um fundo de madeira. O consumo de material para a prensagem é
função da espessura desejada, a qual foi fixada em 2 e 5 cm. Para a placa com
espessura de 2 cm, o consumo de material variou de 1,0 a 1,5 g/cm2, e para a de
espessura 5 cm, o consumo variou de 3,2 a 3,8 g/cm2. Não houve adição de
qualquer produto para promover a aglomeração das fibras, a qual se deu
unicamente por meio da polpa.
5.2.2 Prensagem
Após a moldagem, procedeu-se a prensagem do material por meio
de prensa manual composta por rosca sem fim e plataforma. A forma preenchida
com o material foi posicionada sob a plataforma metálica que é deslocada por meio
da rosca sem fim até um suporte de madeira colocado sobre o material, auxiliando a
compressão. A placa de madeira, de espessura pré-fixada, é comprimida de
encontro ao material na moldura até que fique nivelada com a mesma. Isto garante a
espessura padrão da placa, que foi estipulada em 2 ou 5 centímetros. Após isto, a
moldura contendo o material é retirada e o mesmo é colocado para secagem.
5.2.3 Secagem
O material moldado e prensado é removido da moldura para se
proceder a secagem. A secagem foi feita de duas formas distintas: em estufa, à
temperatura de 35ºC para evitar a combustão, durante 7 dias, e ao sol, durante um
49
período de 4 dias. Recorreu-se à secagem em estufa em função do período de
chuvas que dificultou a secagem ao sol.
5.3 AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DAS PLACAS
5.3.1 Teste de Porosidade por compressão
Para este ensaio foram produzidas 16 amostras circulares com
10cm de diâmetro e espessura variando entre 2 e 5 cm , sendo 2 para cada tipo de
matéria prima, designada 1A e 1B com espessura de 5 cm, 1A1 e 1B1 com
espessura de 2cm e maior concentração de polpa, com massa específica seca de
1,46; 0,49; 0,22 e 0,17g/cm3 respectivamente, e 2A e 2B com espessura de 5 cm,
2A1 e 2B1 com espessura de 2 cm e maior concentração de fibras, com massa
específica seca de 1,66; 0,52; 0,23 e 0,22g/cm3, respectivamente.
Para determinação desta propriedade foram empregados neste
ensaio, uma prensa hidráulica e um porta amostra cilíndrico metálico.
As amostras permaneceram na estufa durante 24 horas, à
temperatura de 23ºC, sendo retiradas após o completo resfriamento. A seguir, foi
determinada a espessura inicial de cada uma das amostras, sendo cada uma delas
colocada no interior de um anel metálico e submetida à compressão axial por meio
de uma placa circular rígida posicionada sobre a mesma, seguida de compressão
axial por meio da prensa hidráulica. Após a prensagem, foi determinada a espessura
final de cada amostra.
Determina-se a porosidade (Ω) sabendo-se o volume inicial e o
volume final das amostras comprimidas, conforme a equação seguinte:
Ω = 1 - Vs
Va
50
Onde:
Ω: Porosidade (adimensional);
Va: volume total da amostra em metros cúbicos (V= ¶r2.e)
Vs:- volume da parte sólida comprimida em metros cúbicos.
r = espessura e raio da amostra
5.3.2 Teste de Porosidade com o uso da água
O volume de poros corresponde ao volume total de líquido contido
na amostra. O ensaio consiste no posicionamento da amostra em um Becker 01 de
200ml com diâmetro igual ao da amostra. Um Becker 02 foi preenchido com água
até o nível atingido pela amostra. Em seguida foi vertida no Becker 01 parte da água
contida no Becker 02, até atingir a face superior da amostra. O volume de água
restante no Becker 02 corresponde ao volume de fibras da placa (MORALES, 2010).
A porosidade corresponde a:
Onde:
Ω: Porosidade (adimensional);
Va: volume total da amostra (V= ¶r2.e)
Vs: volume de água que restou no Becker 02, correspondente ao
volume das fibras da placa.
5.3.3 Gramatura
Para melhor caracterizar as placas de fibra de bananeira e investigar
as propriedades mecânicas do material, foi feito o teste de gramatura, que expressa
a massa de material por área usando a seguinte equação:
Ω = 1 - Vs
Va
51
Onde:
M = massa em gramas.
A = área em m2
As placas foram secas em estufa a 35ºC durante 24 horas para a
determinação das massas e áreas.
5.3.4 Teste de Flamabilidade
O ensaio de flamabilidade determina as características de queima,
ou seja, a velocidade de combustão das placas. Para a realização do ensaio usou-
se a Norma NBR 9178 - Determinação das Características de Queima.
Para esse ensaio foram utilizadas 8 amostras, com 20mm de
espessura, sendo 4 com maior concentração de fibras e 4 com maior concentração
de polpa, tendo massas específicas diferentes.
O procedimento se dará após as amostras permanecerem vinte e
quatro horas na estufa, a uma temperatura de 23 ± 2%, devendo permanecer sob
estas condições até o ensaio. O ensaio foi realizado em uma capela de exaustão, na
qual foi posicionada uma câmara de combustão onde se acondicionou o corpo de
prova sobre suportes metálicos. Abaixo deste se posicionou um bico de Bunsen e se
regulou a chama com altura de 38mm, a uma distância de 20mm entre o final do
bico de Bunsen e a parte inferior da placa.
A temperatura máxima dentro da cabine de combustão, antes de
cada ensaio, não deve ser maior que 30ºC.
Em seguida, manteve-se fechada a cabine de combustão, deixando
a chama em contato com uma das extremidades da placa durante 15 segundos.
Decorrido este tempo, desliga-se a chama e, após iniciada a combustão da placa,
assim que a chama atingir a primeira marca de referência no trilho do suporte
metálico, aciona-se o cronômetro. O tempo de queima é considerado o tempo que
G = M
A
52
dura a combustão entre esta primeira marca e a segunda marca ou quando a chama
se apaga. Neste segundo caso, uma vez a chama extinta, mede-se a distancia entre
a primeira marca de referência e o ponto onde ela se apagou. Determinadas as
posições da queima, pode-se estimar o quanto o material foi queimado em
milímetros a partir das marcas inicial e final. A velocidade de queima em mm/s, é
determinada pela equação seguinte:
Onde:
Vq = Velocidade de queima expressa em mm\min.
S = extensão da progressão da chama expressa em mm;
T = Tempo, em segundos, para a chama se deslocar entre por duas
marcas.
Quando não for possível conferir as medidas, considera-se que a
velocidade de queima é 0 mm\min, uma vez que a chama tenha se extinguido ou
não tenha atingido a marca de referência.
5.3.5 Teste Absorção sonora no tubo de impedância
O ensaio de absorção sonora no tubo de impedância consiste,
primeiramente monta-se o equipamento fazendo a conexão entre as partes, então
liga-se o aparelho, define a faixa a ser ensaiada, conecta-se então o tubo à fonte
sonora. O intervalo de freqüência a ser ensaiado é entre 100 e 1600 Hz , instala-se
os microfones para então na extremidade oposta a fonte sonora instalar a amostra
no porta amostras,calibra-se o equipamento a ser utilizado no ensaio segundo a ISO
10534-2, o processo de medição se inicia ao excitar com um ruído branco o tubo,
para poder então medir a pressão no interior do tubo, nas duas diferentes posições,
repetir o ensaio com todas as amostras. Um Software Matlab é onde se calculou Os
Vq = S . 60
T
53
resultados ou seja as funções de transferência serão convertidos em O equipamento
consiste.
Foram empregadas as seguintes freqüências: 100 Hz; 125 Hz;
160Hz; 200Hz; 250Hz; 315Hz; 400Hz; 500Hz; 630Hz; 800Hz; 1000Hz; 1250Hz.
O experimento foi realizado com dois microfones visando conseguir
maior velocidade no ensaio por captar dois sons simultaneamente e também pela
disponibilidade do equipamento.
Foram moldados 18 corpos de prova redondos, com diâmetro de
100mm, sendo 9 corpos de prova com maior concentração de polpa, 3 do tipo 1A
com espessura de 50mm e massa específica de 0,29 g/cm3; 3 do tipo 1B com
espessura de 50mm e massa específica de 0,10 g/cm3 e 3 do tipo 1A1 com
espessura de 20mm e massa específica de 0,04 g/cm3 e 9 corpos de prova com
maior concentração de fibras, 3 do tipo 2A com espessura de 50mm e massa
específica de 0,33 g/cm3 de massa; 3 do tipo 2B com espessura de 50mm e massa
específica de 0,15 g/cm3 e 3 do tipo 1A1 com espessura de 20mm e massa
específica de 0,05 g/cm3.
5.3.6 Análise visual
Foi realizada uma avaliação visual do material obtido por meio do
desdobramento do pseudocaule da bananeira.
5.3.7 Microscopia Óptica (lupa)
Foram realizadas imagens através de microscopia óptica, por meio
do microscópio Modelo Leica MZ12S, do Laboratório de Microscopia Óptica da UEL,
com aproximação de até 100 vezes. O sistema de fotografia foi o MPS60 fotografia
analógica.
As amostras de fibra de bananeira, secas ao ar, foram utilizadas
sem qualquer preparo especial.
54
5.3.8 Microscopia eletrônica de varredura (MEV)
Foram realizadas imagens através de microscopia eletrônica de
varredura, por meio do microscópio Modelo Quanta 200 da FEI Philips do
Laboratório de Microscopia Eletrônica da UEL, capaz de chegar a uma aproximação
de 50.000 vezes.
As amostras de fibra de bananeira, secas em estufa, foram cobertas
com uma camada de ouro de 30 nanômetros de espessura, em um equipamento
metalizador denominado Spuptercuater SCD 050, para aumentar a condutividade e
melhor refletir a luz e favorecer a captação da imagem, por se tratar de material
opaco. Também foram feitas fotos com cobertura do material com carbono para
possibilitar a indicação de medidas nas amostras.
55
6 RESULTADOS E DISCUSSÕES
6.1 CARACTERIZAÇÃO DO PROCESSO DE BENEFICIAMENTO DA BANANEIRA
A seguir, serão apresentados os resultados dos ensaios para a
definição do processo de produção da fibra de bananeira; os procedimentos; e os
equipamentos desenvolvidos e utilizados neste trabalho.
6.1.1 Coleta do pseudocaule
Iniciou-se a coleta após a colheita do cacho de bananas; para tal, foi
utilizado um facão, que foi introduzido entre o pseudocaule o rizoma, rente ao chão,
para o corte o material, que foi, então, transportado para a área de trabalho. Após a
coleta do pseudocaule da bananeira, seguiram-se as etapas de corte ou
desdobramento, cozimento e polpação.
Verificou-se que o rendimento do material depende das
características da cultura da banana, sendo que um hectare é capaz de produzir
1.600 pés de bananeira por ciclo. Como a colheita é feita a cada 100 dias, em uma
colheita são gerados 112.000 kg de matéria prima, considerando-se que cada pé
pesa, em média, 70 kg. Neste experimento, 100 kg de pseudocaule possibilitaram a
produção de 0,036m3 de placa seca, o que representou uma produção de cerca de
14,5m3 de placas por hectare/mês.
Para a produção deste volume de placas, utilizou-se, como energia:
em torno de 280kg de madeira de eucalipto (R$ 6,00) + energia elétrica (R$ 2,05) +
água (R$ 1,20), totalizando um custo de R$ 9,25. Considerando-se a mão de obra
de um servente a R$ 8,33/hora, como foram despendidas, em todo o processo, 20
horas, o custo total da mão de obra foi de R$.167,00. Assim, o custo total geral foi
de R$176,25.
56
6.1.2 Corte e desdobramento
A partir dos diferentes procedimentos para o beneficiamento do
pseudocaule, foi possível realizar a caracterização das fibras em relação a
propriedades como: porosidade, absorção e fator de umidade.
O desdobramento do pseudocaule da bananeira começou com a
abertura das bainhas, que são concentricamente justapostas, formando, assim, o
pseudocaule, como ilustra a Figura 13.
Figura 13 – Pseudocaule da bananeira Fonte: Do Autor, 2010.
Observou-se que a coloração do material é bastante distinta, pois há
uma maior concentração de pigmentação na camada externa; a parte que apresenta
maior concentração de fibras tem uma coloração rosada; e a face oposta da bainha
tem uma coloração quase branca, o que facilita a identificação de cada uma das
partes, após separadas, sem se correr o risco de misturar o material (Figura 14).
Caso haja mistura, fica fácil a identificação dos mesmos.
57
Figura 14 – Bainhas que formam o pseudocaule da bananeira Fonte: Do Autor, 2010.
Como as bainhas da bananeira se dividem em duas camadas
distintas, ocorre uma concentração bastante significativa de fios na camada que se
encontra na parte mais externa do vegetal; na camada mais interna, verificou-se
uma menor concentração de fibras.
A partir desta constatação, foram adotadas três formas de
desdobramento do pseudocaule: parcial e total com cortes transversais; e parcial
sem cortes transversais.
6.1.2.1 Desdobramento parcial do pseudocaule
Neste desdobramento, descartou-se a camada interna, que possui a
menor concentração de fibras, para se trabalhar com a parte externa. Como o
formato das bainhas acompanha a circunferência do pseudocaule, as peças são
compridas e arqueadas, assim, foi necessário subdividir a bainha em quatro partes,
na longitudinal, para que fosse possível separar a parte com maior concentração de
fibras da parte com menor concentração de fibras. Concluiu-se que seria inviável
desenvolver uma ferramenta que tivesse corte em forma de arco, pois os raios das
bainhas vão se alterando, a medida que vão se sobrepondo, conforme se observa
58
na Figura 15. Em função desta dificuldade, a bainha foi aberta em quatro partes na
longitudinal.
Figura 15 – Divisão das bainhas do pseudocaule. Fonte: Do Autor, 2010.
Para se trabalhar com um número maior de fibras, optou-se pelo
descarte de partes do material que não fossem favoráveis ou que contivessem um
número de fibras pouco significativo. Na Figura 16, observa-se o material cortado,
com a separação das partes externa e interna.
59
Figura 16 – Corte longitudinal na bainha para a separação da parte com maior concentração de fibras da parte com maior concentração de polpa. Fonte: Do Autor, 2010.
Como a parte que contém maior concentração de fibra é a parte
externa da bainha, que se caracteriza pela cor rosa (Figura 17), esta foi selecionada
para o processo de produção de placas, já que o objetivo do experimento era
conseguir um material com maior concentração de fibras.
Figura 17 – Parte externa das bainhas do pseudocaule. Fonte: Do autor, 2010.
60
A parte interna das bainhas, que se caracteriza pela cor branca
(Figura 18), apresenta um número reduzido de fibras e, desse modo, foi descartada.
Figura 18 – Parte interna das bainhas do pseudocaule. Fonte: Do Autor, 2010.
Uma vez cortadas em tiras, as bainhas foram divididas em pedaços
de 10 cm, segundo a secção transversal (Figura 19).
Figura 19 – Corte das bainhas em secção transversal. Fonte: Do Autor, 2010.
61
6.1.2.2 Desdobramento total do pseudocaule
No desdobramento para o processamento do material com maior
concentração de polpa, após o corte e a abertura das bainhas, foi feita a divisão em
quatro partes, na longitudinal, e um corte, a cada 10 cm, na transversal, por toda a
extensão do pseudocaule da bananeira, com o aproveitamento total do mesmo.
6.1.2.3 Desdobramento sem cortes transversais
Uma terceira forma de desdobramento deu-se pelo aproveitamento
toda a extensão da parte externa do pseudocaule, sem cortes transversais. Neste
desdobramento para o processamento do material com maior concentração de
fibras, buscou-se o aproveitamento das fibras no seu comprimento total.
6.1.3 Cozimento
Após o corte e o desdobramento, iniciou-se o cozimento, que foi feito
em um tambor de aço, com capacidade de 200 litros, a uma temperatura média de
140ºC, como mostra a Figura 20.
Figura 20 – Cozimento do pseudocaule da bananeira dividido em pedaços. Fonte: Do Autor, 2010.
62
Foram feitos testes para a identificação do intervalo médio de tempo
de cozimento necessário para a dissociação das fibras da polpa. Foi realizado um
monitoramento, a cada 30 minutos de cozimento, para a verificação da consistência
do material. O cozimento foi feito em água, sem adição de produtos químicos.
Figura 21 – Pedaços do pseudocaule da bananeira após o cozimento. Fonte: Do Autor, 2010.
6.1.4 Polpação
Após o cozimento, foi feita a polpação, que consiste no batimento do
material, que foi depositado em um recipiente metálico, composto por um eixo
metálico com 3 hélices e dois anteparos de madeira, de forma triangular, fixados na
parede do recipiente, para direcionar o material para as hélices do batedor,
conforme croquis na Figura 22. O motor usado, de 1,5 cavalos e 1700RPM, foi
fixado em um suporte metálico, com sistema de ajuste de altura para a introdução e
retirada do material a ser processado (Figura 22).
63
Figura 22 – Recipiente para polpação do pseudocaule da bananeira por batimento. Fonte: Do Autor, 2010.
O material resultante da polpação por batimento apresenta-se como
uma pasta que contém polpa e fibras (Figura 23).
64
Figura 23 – Material resultante da polpação por batimento, pronto para ser centrifugado. Fonte: Do Autor, 2010.
Além da polpação por meio do batimento, foi testada a polpação do
material, sem cortes transversais ao longo de seu comprimento, após cozimento.
Para tal, foi utilizado um cilindro de alumínio, pelo qual se fez passar o material, ao
longo de toda a sua extensão, conforme mostra a Figura 24.
Figura 24 – Polpação do pseudocaule por meio de cilindro de alumínio. Fonte: Do Autor, 2010.
65
No processo de cilindragem, a polpa se separa totalmente das fibras
e é coletada em um recipiente a parte, para ser misturada, posteriormente, às fibras,
pois funciona como aglutinante, como ilustra a Figura 25.
Figura 25 – Polpa obtida após o processo de polpação no cilindro metálico. Fonte: Do Autor, 2010.
Na verdade, a polpação complementa a dissociação já produzida no
cozimento, e o batimento ou cilindragem do material faz com que o mesmo se solte
por inteiro, ficando, totalmente separados, fibras e polpa. Assim, o material fica
pronto para ser centrifugado, prensado e seco.
6.1.5 Centrifugação
A centrifugação da matéria foi feita em centrifuga doméstica, com
capacidade para dez quilos de roupa, da marca Wanke, conforme Figura 26. Para a
centrifugação, o material foi depositado em sacos de tecido de algodão e colocado
na centrifuga. O tempo de centrifugação foi limitado em função do esgotamento do
líquido presente no material, totalizando em torno de 2 minutos.
66
Figura 26 – Equipamento utilizado para a centrifugação do material procedente da operação de polpação. Fonte: Do Autor, 2010.
6.1.6 Conformação
Para o estabelecimento das quantidades de massa necessárias para
a formação das placas com maior e com menor concentração de material, foi
estipulado o máximo de material que possibilitasse a prensagem para se alcançar a
espessura pré-estabelecida.
Para placa de dimensões 0.30m x 0.30m x 0.05m, foram usados
3400 g e 2.900g, para as placas de 0.30m x 0.30m x 0.02m, os valores foram, para
maior concentração de material, 1.380g, e para menor concentração de material,
917g.
67
O processo de conformação consistiu na pesagem do material, já
desfiado, e em sua acomodação, em seguida, em uma moldura de madeira, com
base de 30cm x30cm e 6cm de altura (Figura 27).
Figura 27 – Moldura usada para conformar o material fibroso, dando origem às placas. Fonte: Do Autor, 2010.
6.1.7 Prensagem
A prensagem do material foi feita por meio de prensa manual,
composta por rosca sem fim e uma plataforma, com o auxílio de uma placa de
madeira, que foi apoiada sobre o material posicionado no interior da moldura (Figura
28 e 29).
68
Figura 28 – Placa de madeira utilizada para auxiliar a prensagem das fibras para a formatação da placa. Fonte: Do Autor, 2010.
Figura 29 – Prensa utilizada no processo de produção, para a prensagem do suporte de madeira sobre as fibras de bananeira. Fonte: Do Autor, 2010.
69
6.1.8 Secagem
O material, após moldado e prensado, foi removido da moldura,
como mostram as figuras 30 e 31, para, então, se proceder à secagem. A secagem
foi feita de duas formas distintas: em estufa, durante sete dias, à temperatura de
35ºC, para se evitar a combustão; e ao sol, durante um período de quatro dias.
Recorreu-se à secagem em estufa em função do período de chuvas, que dificultou a
secagem ao sol.
Figura 30 – Prensa utilizada no processo de produção, para a prensagem do suporte de madeira sobre as fibras de bananeira. Fonte: Do Autor, 2010.
70
Figura 31 – Prensa utilizada no processo de produção, para a prensagem do suporte em madeira sobre as fibras de bananeira. Fonte: Do Autor, 2010.
6.2 CARACTERIZAÇÃO DAS PLACAS
Nesta etapa do processo, obteve-se, como resultado, 8 tipos de
amostras de placas de fibra de bananeira distintas, assim caracterizadas: com maior
número de fibras e com maior concentração de polpa; com duas massas específicas
diferentes; e duas espessuras também diferentes e dimensões de 30 cm x 30 cm.
Foram obtidas placas com maior concentração de polpa e com maior concentração
de fibra, com duas espessuras distintas, 2 e 5 cm. A Tabela 1 apresenta as
características gerais das placas.
Ao se observar os valores específicos das massas de cada tipo de
placa, verificou-se que a massa das placas com maior concentração de fibras, após
secagem, mostrou-se levemente maior do que a das placas com maior concentração
de polpa. Isto ocorre porque a polpa absorve maior quantidade de água, enquanto
massa úmida, após a centrifugação. As fibras retiveram uma menor quantidade de
água, porém, tal característica não foi significativa na massa final das placas secas.
71
Tabela 1 - Caracterização das placas de fibra de bananeira.
Placas Massa da placa prensada úmida
[kg]
Massa médio da placa
prensada seca [kg]
Massa específica [g/cm3]
Código Espessura
[cm]
1 A *p 5 3,44 1,31 0,29 1B *p 5 2,92 0,44 0,10 1A1 *p 2 1,38 0,20 0,11 1B1 *p 2 0,92 0,15 0,08 2 A**f 5 3,44 1.49 0,33 2B**f 5 2,92 0,47 0,15 2A1**f 2 1,38 0,21 0,11 2B1**ₐ 2 0,92 0,19 kg 0,10
(*) Placas (1) com maior concentração de polpa. (**)Placas (2) com maior concentração de fibra. Fonte: Do Autor, 2010.
6. 3 TESTE DE POROSIDADE DA PLACA DE FIBRA DE BANANEIRA POR COMPRESSÃO
Foram produzidos corpos de prova circulares, com o material
constituinte das placas de fibra de bananeira, para o ensaio de porosidade. Para
este ensaio, foram produzidas doze amostras, sendo três para cada tipo, ou seja, 1
A, 1B, 2A e 2B (Figura 32).
Figura 32 – Amostras do tipo 2A antes do teste de porosidade. Fonte: Do Autor, 2010.
72
As amostras foram acondicionadas no interior do porta amostras,
conforme a Figura 33, e, com ajuda de uma superfície rígida, posicionada sobre as
mesmas, procedeu-se a prensagem.
Figura 33 – Suporte metálico e porta-amostra utilizados para a prensagem das amostras. Fonte: Do Autor, 2010.
Figura 34 - Prensa hidráulica com ensaio de porosidade em andamento. Fonte: Do Autor, 2010.
73
A compressão visa a eliminar os vazios do material, de modo a
determinar a espessura de cada amostra comprimida (Figura 35).
Figura 35 - Compressão da amostra no ensaio de porosidade.
Fonte: Do Autor, 2010.
Na Tabela 2, são apresentados os resultados do teste de porosidade
média, por compressão, para dois tipos de placas com maior concentração de polpa,
e dois tipos de placas com maior concentração de fibra.
Tabela 2 - Porosidade, por compressão, das placas com maior concentração de
polpa, 1A e 1B, e com maior concentração de fibras, 2A e 2B.
Placas Espessura
[cm] Massa
[gr] Porosidade Média
[%] Código
1A * 5 60 0,8030 1B * 5 43 0,8501 2 A ** 5 60 0,8834 2B ** 5 45 0,9153
(*) Placas (1) com maior concentração de polpa (**)Placas (2) com maior concentração de fibra Fonte: Do Autor, 2010.
74
6. 4 TESTE DE POROSIDADE COM O USO DA ÁGUA
Os resultados obtidos no ensaio de porosidade com água (Figura
36) são apresentados na Tabela 3.
Figura 36 - Ensaio de porosidade com amostra no becker, e proveta com o restante da água do ensaio. Fonte: Do Autor, 2010.
Na Tabela 3, são apresentados os resultados do teste de porosidade
média, por imersão, para dois tipos de placas com maior concentração de polpa, e
dois tipos de placas com maior concentração de fibra.
75
Tabela 3 - Porosidade das placas com maior concentração de polpa, 1A e 1B, e com
maior concentração de fibras, 2A e 2B, após teste por imersão.
Placas Espessura
[cm] Massa
[gr] Porosidade Média
[%] Código
1 A 5 60 0,8102 1B 5 43 0,8500 2 A 5 60 0,8043 2B 5 45 0,9533
(*) Placas (1) com maior concentração de polpa (**)Placas (2) com maior concentração de fibra Fonte: Do Autor, 2010.
Na maioria dos materiais com bom desempenho acústico, a
porosidade varia entre 0,80 e 0,98, como mostra a Tabela 6.3. Os valores obtidos
pelo experimento desenvolvido variaram entre 0,80 e 0,95, o que comprova que a
placa de fibra de bananeira tem potencial para se tornar material base para a
fabricação de revestimento para absorção acústica, em função desta porosidade.
Verificou-se que, nos dois ensaios com as amostras de fibra de
bananeira, os resultados da porosidade não apresentaram diferença significativa,
mas apenas pequenas variações de valores.
6.5 GRAMATURA
A Figura 37 apresenta as peças utilizadas para o ensaio de
gramatura, as quais foram medidas e pesadas para a execução dos cálculos e para
o fechamento das tabelas com as gramaturas alcançadas.
76
Figura 37 - Placas de fibra de bananeira a serem medidas e pesadas para a conferência da gramatura. Fonte: Do Autor, 2010.
Os pesos das placas são conferidos em balança eletrônica,
obtendo–se, assim, as massas das placas (Figura 38).
Figura 38 – Balança eletrônica realizando a pesagem das placas de fibra de bananeira. Fonte: Do Autor, 2010.
77
Na Tabelas 4 são apresentados os resultados do teste de gramatura
para dois tipos de placas com maior concentração de fibra.
Tabela 4 - Gramatura das placas 1A e 1B com espessura de 5cm.
Placas Dimensão [cm]
Massa [gr]
Gramatura Média [%]
Código
1 A* 30 x 30 450 4051,26 1B* 30 x 30 301 3344,44 2 A** 30 x 30 493 5477,77 2B** 30 x 30 326 3622,22
(*) Placas (1) com maior concentração de polpa (**)Placas (2) com maior concentração de fibras Fonte: Do Autor, 2010.
Desta forma, a placa com maior concentração de fibras foi a que
apresentou maior massa por área.
6.6 TESTE DE FLAMABILIDADE
As amostras permaneceram, por vinte e quatro horas, em uma
temperatura de 23 ± 2% até o ensaio na capela de exaustão (figura 30).
Figura 39 – Capela de exaustão com cabine de combustão. Fonte: Do Autor, 2010.
78
Na câmara de combustão, o corpo de prova foi acondicionado sobre
suportes metálicos para se dar início ao experimento (Figura31): foi acionado o gás;
regulada a chama, até que esta ficasse com uma altura de 38mm; e se manteve
uma distância de 20mm entre o final do bico de bunsen e a parte mais próxima da
chama.
Figura 40 - Câmara de combustão com o bico de bunsen aceso e chama regulada à altura para o ensaio. Fonte: Do Autor, 2010.
Após o fechamento da câmara de combustão (Figura 41), colocou-
se a chama em contato com o corpo de prova, desligando-se o gás após 15
segundos. Acionou-se o cronômetro assim que a chama atingiu a marca de
referência do trilho do suporte.
79
Figura 41 - Câmara de combustão em funcionamento. Fonte: Do Autor, 2010.
Figura 42 - Detalhe da chama no interior da cabine de combustão. Fonte: Do Autor, 2010.
80
Figura 43 – Detalhe de dois corpos de prova ensaiados: o da esquerda sem anti-chama e o da direita com antichama. Fonte: Do Autor, 2010.
A Tabela 5 mostra os resultados do ensaio de flamabilidade para dois
tipos de placas com maior concentração de polpa e dois com maior concentração
de fibra, respectivamente.
Tabela 5 - Velocidade da chama nas placas 1A e 1B, com maior concentração de
polpa, e 2 A e 2 B, com maior concentração de fibras.
Placas Dimensão [cm]
Velocidade de Combustão Sem Anti-chama Código Com Anti-chama [mm/min]
1 A* 20 x 30 Não Houve Combustão 210,00 1B* 20 x 30 Não Houve Combustão 250,00 2 A** 20 x 30 Não Houve Combustão 201,02 2B** 20 x 30 Não Houve Combustão 220,
(*) Placas (1) com maior concentração de polpa (**) Placas (2) com maior concentração de fibras Fonte: Do Autor, 2010.
Por se tratar de um material extremamente seco e sem aplicação de
qualquer aditivo, os corpos de prova apresentavam, aparentemente, um alto
potencial combustível, o que se confirmou no ensaio de flamabilidade.
Posteriormente, aplicou-se, nas placas, um produto antichama, à base de enxofre,
por meio de um borrifador. A tentativa de atenuar ou melhorar o potencial de
flamabilidade funcionou satisfatoriamente, uma vez que, comparando-se os
81
resultados dos ensaios de flamabilidade, observou-se que as placas sem o uso do
antichama apresentaram uma velocidade de queima maior do que a permitida pela
norma NBR9178, ou seja, 100mm/min.
6.7 ENSAIO DE ABSORÇÃO SONORA NO TUBO DE IMPEDÂNCIA
O ensaio de absorção sonora foi realizado pela Empresa Waytech
Eng. e Com. Ltda. Para a execução do ensaio (Figura 44), foi necessária a utilização
de um sistema Pulse de captação e tratamento de sinais, composto por: computador
para tratamento e armazenamento de dados e amplificador para ajuste do sinal
dentro do tubo de impedância (Figura 45). O ensaio utilizou as seguintes
freqüências: 100 Hz; 125 Hz; 160Hz; 200Hz; 250Hz; 315Hz; 400Hz; 500Hz; 630Hz;
800Hz; 1000Hz; 1250Hz.
Figura 44 – Tubo de impedância e seus dois microfones. Fonte: Vieira, 2008.
82
Figura 45 – Sistema de aquisição de dados composto por: notebook, pulse e amplificador. Fonte: Vieira, 2008.
A Tabela 6 apresenta os resultados do ensaio de absorção sonora
no tubo de impedância, com corpos de prova com maior concentração de polpa,
sendo que os 1 A têm espessura de 5 cm e massa específica de 0,29 g/cm3; os 1B,
espessura de 5 cm e massa específica de 0,10 g/cm3; e os 1 A1, espessura de 2
cm e massa específica de 0,04 g/cm3. As amostras dos tipos 1B1 e 2B1 não foram
ensaiadas por apresentarem menor massa específica e porque já havia sido
constatado, em amostras anteriores, que a absorção, nestes tipos de placas, é
diretamente proporcional à massa específica.
83
Tabela 6 - Valores alcançados, nos ensaios de absorção sonora, para corpos de
prova de fibra de bananeira com maior concentração de polpa.
Freq. (Hz) 1 A 1B 1A1
100 0,02 0,01 0,01
125 0,07 0,06 0,04
160 0,13 0,09 0,05
200 0,17 0,18 0,06
250 0,17 0,15 0,08
315 0,20 0,12 0,06
400 0,30 0,17 0,09
500 0,42 0,22 0,12
630 0,60 0,31 0,15
800 0,82 0,44 0,20
1000 0,95 0,64 0,25
1250 0,89 0,75 0,41
1600 0,72 0,71 0,59
Figura 46 - Variação de absorção em função da frequência, para os corpos de prova 1 A, 1B e 1 A1.
Ao se fazer a leitura dos dados apresentados na Tabela 6,
constatou-se que, das três amostras analisadas, a 1A alcançou o melhor
desempenho em relação à absorção acústica quando comparada às outras duas, 1B
e 1A1. A amostra 1B, com massa específica 0,10g/cm3 e espessura 5cm, superou a
amostra 1 A1, com massa específica 0,11 g/cm3 e espessura 2 cm.
84
A Tabela 7 apresenta os resultados do ensaio de absorção sonora,
no tubo de impedância, com corpos de prova com maior concentração de fibras,
assim denominados: 2 A, os com espessura de 5 cm e massa específica de 0,33
g/cm3; 2B, os com espessura de 5 cm e massa específica de 0,15 g/cm3; e 2 A1, os
com espessura de 2 cm e massa específica de 0,05 g/cm3.
Tabela 7 - Valores alcançados nos ensaios de absorção sonora para os corpos de
prova de fibra de bananeira com maior concentração de fibras
Frequência [Hz] 2 A 2B 2A1
100 0,03 0,02 0,01
125 0,09 0,07 0,05
160 0,13 0,21 0,09
200 0,22 0,29 0,09
250 0,22 0,15 0,09
315 0,28 0,16 0,09
400 0,31 0,21 0,10
500 0,70 0,29 0,13
630 0,74 0,40 0,16
800 0,93 0,54 0,22
1000 0,95 0,72 0,31
1250 0,83 0,79 0,46
1600 0,69 0,70 0,64
Figura 47 - Variação da absorção sonora em função da frequência, para os corpos de prova 2 A, 2 B e 2 A1, com maior concentração de fibras.
85
Ao se analisar os dados da Tabela 7, conclui-se que, das três
amostras analisadas, o corpo de prova 2 A, com massa específica 0,33gqcm3,
alcançou o melhor desempenho em absorção acústica em relação aos outros dois
corpos de prova, ou seja, 2B e 2A1, com massas específicas 0,15 e 0,11g/cm3
respectivamente.
Já o desempenho do corpo de prova 2B, com massa específica
0,15g/cm3 e espessura de 5cm, superou o do corpo de prova 2 A1, com massa
específica 0,11 e espessura de 2cm.
A Tabela 8 apresenta todos os resultados obtidos nos ensaios de
absorção sonora para efeito de comparação e análise.
Tabela 8 - Valores alcançados pelos corpos de prova de fibra de bananeira, nos
ensaios de absorção sonora, no tubo de impedância.
Resultados dos ensaios
Frequência [Hz] 1A 1B 1A1 2A 2B 2A1
100 0,02 0,01 0,01 0,03 0,02 0,01
125 0,07 0,06 0,04 0,09 0,07 0,05
160 0,13 0,09 0,05 0,13 0,21 0,09
200 0,17 0,18 0,06 0,22 0,29 0,09
250 0,17 0,15 0,08 0,22 0,15 0,09
315 0,20 0,12 0,06 0,28 0,16 0,09
400 0,30 0,17 0,09 0,31 0,21 0,10
500 0,42 0,22 0,12 0,70 0,29 0,13
630 0,60 0,31 0,15 0,74 0,40 0,16
800 0,82 0,44 0,20 0,93 0,54 0,22
1000 0,95 0,64 0,25 0,95 0,72 0,31
1250 0,89 0,75 0,41 0,83 0,79 0,46
1600 0,72 0,71 0,59 0,69 0,70 0,64
86
Figura 48 - Variação da absorção em função da frequência para todos os corpos de prova com o uso de fibra de bananeira.
Segundo os dados da Tabela 8 e da Figura 48, as amostras 2 A e 1
A apresentaram melhor desempenho acústico quando comparadas às amostras 2B
e 1 B. Como todas tinham a mesma espessura, verificou-se que o fator que
influenciou tais resultados foi a massa específica.
Desta forma, a espessura é um dos fatores mais significativos em
relação à absorção acústica deste material, pois, nas amostras em que a massa
específica era, ligeiramente, superior, no caso, o corpo de prova 2 A1, cuja massa
específica era 0,11 g/cm3, superior à do corpo de prova 1B, com massa específica
0,10 g/cm3, o desempenho foi melhor. Percebeu-se que os corpos de prova que
apresentaram maior absorção acústica foram os com 5 cm de espessura. Isto indica
que a espessura é um fator que se deve levar em conta na definição deste tipo de
placa. Observou-, também, que a placa com maior massa específica foi a que
apresentou maior absorção sonora.
Os corpos de prova com maior concentração de fibras apresentaram
resultados superiores aos dos corpos de prova com maior concentração de polpa,
assim, conclui-se que todos os corpos de prova com maior concentração de fibras,
independente da espessura, apresentam melhor desempenho para a absorção
acústica.
87
Outro fator observado foi em relação à massa específica, pois os
corpos de prova com maior massa específica eram todos das amostras com maior
concentração de fibras, isso se justifica pelo processo de elaboração da massa, pois
quanto maior a concentração de polpa, maior a concentração de água, e esta é
perdida com o processo de secagem, o que torna o material mais leve. O que se
notou, ao se analisar os valores de absorção sonora obtidos no ensaio no tubo de
impedância, foi que os corpos de prova com maior concentração de fibras
apresentaram uma absorção sonora melhor do que a dos corpos de prova com
maior concentração de polpa.
A Tabela 9 apresenta os resultados do ensaio de absorção sonora
no tubo de impedância, com corpos de prova de: lã de vidro, lã de rocha, Sonex,
fibra de coco e fibra de bananeira, segundo dados da literatura e resultados obtidos,
neste trabalho, com a fibra de bananeira. Os valores de frequência, de 125 a 4.000
hertz, correspondem à faixa normalmente utilizada na construção civil. Para efeito de
comparação, foi considerado o melhor resultado obtido com a fibra de bananeira,
correspondente aos corpos de prova do tipo 2 A.
Tabela 9 - Absorção sonora, em função da frequência, por diferentes materiais.
Frequência [Hz]
Materiais
Lã Vidro* Lã Rocha* Sonex* Coco** Banana
125 0,08 0,35 0,04 0,15 0,03 250 0,27 0,48 0,12 0,22 0,22 500 0,5 0,74 0,28 0,24 0,7 1000 0,87 0,88 0,44 0,5 0,95 2000 0,98 0,91 0,6 0,7 0,83 4000 1,04 0,96 0,73
* Segundo Bistafa (2006), **segundo Mafra(2004)
88
Figura 49 - Variação da absorção sonora em função da frequência para os diferentes materiais.
Pelos dados demonstrados na Tabela 9 e na Figura 49, observa-se
que a placa de fibra de coco e a placa de espuma Sonex apresentam resultados de
absorção sonora muito próximos; já a fibra de bananeira apresenta resultados
semelhantes aos das placas de fibra lã de rocha e lã de vidro, o que justifica o
empenho na investigação da fibra de bananeira.
6.8 AVALIAÇÃO VISUAL
O que chama a atenção no pseudocaule da bananeira é a
quantidade de células presentes, que formam verdadeiras cavidades que ocorrem
por todo o vegetal. O corte transversal possibilita a visualização das formas
concêntricas, que constituem as bainhas, e das células, que, com o processamento
do material, formam a polpa, que serve de matriz para a consolidação das placas
(Figura 50).
89
Figura 50 - Corte transversal do pseudocaule da bananeira que evidencia as bainhas em formação. Fonte: Do Autor, 2010.
Observou-se que as células se repetem na horizontal e na vertical,
fechando um painel de células que se unem para a estruturação do vegetal (Figura
35). Constatou-se, também, que a parte da camada que se localiza na porção
interna do pseudocaule é mais delgada do que a que se localiza na parte externa do
vegetal (Figura 36). Nesta figura, observa-se, ainda, a diferença das espessuras
segundo a vista de topo, com as células abertas, e, atrás desta camada de células,
grande quantidade de fios agrupados longitudinalmente.
90
Figura 51 - Secções longitudinal e transversal da bainha do pseudocaule da bananeira. Fonte: Do Autor, 2010.
Ao se seccionar uma bainha, na longitudinal, dividindo-a em duas
tiras compridas e estreitas, observa-se a presença de fibras acompanhadas de uma
camada de células na superfície externa da mesma (Figura 52).
Figura 52 - Bainha aberta, deixando à mostra todo o seu interior, com células aparentes. Fonte: Do Autor, 2010.
91
A Figura 53 apresenta uma bainha dividida em duas partes: a
imagem superior mostra a parte interna da bainha, que contém pouca quantidade de
fibras e maior quantidade de polpa; a imagem inferior mostra a camada externa da
bainha, que contém uma concentração maior de fibra.
Figura 53 – Repetição de células, na horizontal e na vertical, que se fecham como em um painel e se unem para a estruturação do vegetal. Fonte: Do Autor, 2010.
6.9 ENSAIO DE MICROSCOPIA ÓPTICA
No ensaio de microscopia óptica, foram feitas várias imagens, pelas
quais se constatou variações nos formatos das fibras e em suas dimensões, como
se pode observar na Figura 54.
92
Figura 54 – Fibras de bananeira com dimensões e formas variadas. Fonte: Do Autor, 2010.
Por meio do microscópio óptico, foram determinadas algumas
medidas no intuito de se caracterizar os vãos, entre as fibras, por onde o som
permeia. Foram encontrados os seguintes resultados: o menor vão estimado foi de
640 µm, seguido de 672µm, 832µm, 864µm, 992µm, 1024µm, 1088µm e 1216µm;
assim, constatou-se que as dimensões levantadas são bastante diversificadas,
característica que favorece a questão da absorção e que pode ser verificada na
Figura 55.
Figura 55 - Organização das fibras de bananeira e espaços vazios entre elas, confirmando a irregularidade do material. Fonte: Do Autor, 2010.
93
Com a ampliação máxima de 100 vezes foi possível a visualização da
repetição do número de células que compõem o tecido das fibras da bananeira. Nas
Figuras 56 e 57, são apresentadas imagens do tecido celular das fibras.
Figura 56 - Ampliação de 100 vezes do tecido da fibra de bananeira, revelando a repetição das células que o compõem. Fonte: Do Autor, 2010.
Figura 57 - Feixe de fibras de bananeira que recobre uma camada de células. Fonte: Do Autor, 2010.
94
Ao se comparar as fibras da bananeira com as fibras de coco,
constata-se uma porosidade maior nas fibras da bananeira e uma maior solidez nas
fibras de coco, sendo que estas últimas se assemelham à estrutura rígida da
madeira, como se observa na Figura 58. As características das fibras é que vão
conferir as melhores propriedades acústicas às placas.
Figura 58 - A imagem superior corresponde à fibra de bananeira e a inferior, à fibra de coco. Fonte: Do Autor, 2010.
6.10 ENSAIO DE MICROSCOPIA DE VARREDURA
Neste tipo de ensaio, foram obtidas imagens por meio de amostras
recobertas com carbono e também com ouro. O uso do recobrimento em ouro,
conforme ilustra a Figura 59, se fez necessário para melhorar ainda mais a captação
da imagem, por se tratar de um material opaco.
95
Figura 59 – Amostras de fibra de bananeira para microscópio de varredura. Fonte: Do Autor, 2010.
As Figuras 60 e 61 apresentam os espectros obtidos com material in
natura e com tratamento antichama. No espectro da fibra de bananeira sem
tratamento anti-chama, mostrado na Figura 43, os elementos da tabela periódica
que se fizeram presentes na amostra foram: O, (Oxigênio); N, (Nitrogênio);
C,(Carbono); K, (Potácio); Ca, (Cálcio); Si, (Silício). O que se pode notar, na
amostra, é a ocorrência de uma grande concentração de sílica, o que confere ao
material um sistema de defesa que evita a incidência de fungos e bactérias.
96
Figura 60 – Espectro da fibra de bananeira in natura, produzido no microscópio de varredura, indicando os elementos químicos que a compõem.
No espectro da fibra de bananeira com tratamento antichama (Figura
61), o elemento que aparece com maior concentração é o S (Enxofre). Como na
constituição das fibras da bananeira não há a presença de enxofre, concluiu-se que
este elemento está presente na fórmula do produto antichama.
Figura 61 - Espectro produzido em microscópio de varredura a partir de amostra de fibra de bananeira com tratamento antichama, indicando alto índice de concentração de enxofre.
97
A Figura 62 apresenta uma imagem das fibras de bananeira
ampliada em 2.400 vezes e nela se pode observar as variações de espessura das
fibras, que constituem um feixe de espessura total de 116 micrômetros. A espessura
de cada uma das fibras que compõem o conjunto varia entre 12 e 23µm, o que
revela a dimensão bastante reduzida das fibras.
Figura 62 - Feixe de fibras de bananeira com dimensões ampliadas em 2.400 vezes no MEV.
A Figura 63 apresenta um feixe de fibras com espessura total na
ordem de 290µm, e fibras com dimensões variando entre 3,89 e 7,79µm. Observa-
se, ainda, uma sequência de células abertas, com uma delas medindo,
aproximademente, 4,85µm de diâmetro.
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Figura 63 - Feixe de fibras de bananeira com a indicação do seu diâmetro total, da ocorrência de uma sequência de células (a) e da presença de polpa (b).
A Figura 64 apresenta uma imagem com ampliação de 80 vezes, na
qual aparece uma parede que toma quase todo o espaço da mesma, onde se
verifica a repetição dos elementos. Esta estrutura ampliada apresenta as mesmas
características morfológicas identificadas nas imagens sem ampliação, como na
Figura 37, na qual é mostrada a abertura das bainhas com a separação das partes
interna e externa. Assim, concluiu-se que os elementos que compõem o
pseudocaule da bananeira se repetem em várias escalas, por várias vezes e em
tamanhos diferentes.
99
Figura 64 - Imagem da estrutura das fibras de bananeira com uma ampliação de 80, mostrando a repetição sucessiva das células.
Na imagem ampliada 1.600 vezes (Figura 65), podem ser
observados pequenos conjuntos de fibras e um corte, ao longo de uma delas, que
revela uma sequência de células parcialmente abertas. As características
observadas levam à conclusão de que o material se comporta como um conjunto de
ressonadores de som.
100
Figura 65 - Série de fibras de bananeira, em corte longitudinal, mostrando uma sequência de células parcialmente abertas.
Com uma ampliação de 400 vezes (Figuras 66 e 67), pode-se observar a
estrutura cilíndrica das células, que se encontra recoberta com uma manta de polpa
(a) na parte superior.
101
Figura 66 - Sequência de células de fibra de bananeira: uma estrutura cilíndrica recoberta com a polpa (a).
Figura 67 - Sequência de células da fibra de bananeira com parte coberta de polpa.
102
Na Figura 68, que foi ampliada em 600 vezes, pode-se observar que
a estrutura das fibras de bananeira é constituída por células e por uma certa
quantidade de polpa. Nesta imagem, verifica-se que o feixe de fibras apresenta uma
certa torção em sua estrutura.
Figura 68 - Sequência de células de fibra de bananeira com parte coberta com polpa e algumas fibras levemente torcidas.
A composição do material é a mais variada possível, pois ora
aparecem, na estrutura, células expostas, ora as mesmas estão cobertas por uma
película de polpa. Outras vezes, a estrutura apresenta feixes de fibras com uma
membrana sobreposta a ela (Figura 69).
103
Figura 69 - Sequência de células de fibra de bananeira com parte coberta com polpa.
104
7 CONCLUSÃO
No que se refere às características gerais, as placas desenvolvidas
por este estudo apresentaram elevada viabilidade de uso na construção civil, uma
vez que comprovaram desempenho geral compatível com o de outros materiais
empregados para os mesmos fins. A fibra de bananeira apresentou melhores
resultados de absorção sonora para a faixa de média frequência, entre 125 e 2000
Hertz. O desempenho do material estudado foi superior à lã de vidro, no intervalo de
250 a 1000 Hertz, e, ligeiramente superior, à lã de rocha, entre 500 e 1400 Hertz.
Desta forma, destaca-se o valor do material, visto que o emprego do mesmo é
compatível com o propósito da construção sustentável.
No que diz respeito à gramatura, quanto maior a concentração de
matéria prima usada na fabricação das placas, maior a massa por unidade de área.
Dentre as placas produzidas, a que apresentou menor massa por unidade de área
foi a que utilizou material com maior concentração de polpa (1B), pois, embora a sua
espessura fosse de 5cm, o seu desempenho acústico foi pior.
Os valores obtidos nos ensaios de porosidade variaram entre 0,80 e
0,95, o que confirma que a placa de fibra de bananeira apresenta um grande
potencial como material de revestimento para absorção acústica, em função de sua
elevada porosidade. Os resultados obtidos nos dois ensaios de porosidade não
divergiram significativamente, o que permitiu que se concluísse que o material
apresentou um ótimo desempenho acústico, se comparado aos valores encontrados
na literatura.
Quanto à combustibilidade, verificou-se a inviabilidade do uso das
placas sem a aplicação de um produto antichama, visto que a velocidade de queima
ultrapassou o valor estipulado pela norma NBR 9178, ou seja, 100mm/min. Conclui-
se, portanto, ser imprescindível a aplicação de um produto antichama na superfície
das placas, pois todas as amostras ensaiadas sem o antichama inflamaram com
grande velocidade, já as placas ensaiadas após aplicação de antichama não
entraram em combustão.
Concluiu-se que a espessura da placa é um dos fatores mais
significativos quanto ao desempenho como material para absorção acústica, visto
105
que as placas com espessura de 5cm absorveram melhor o som do que as placas
com espessura de 2 cm. Considerando-se a espessura e a massa específica,
verificou-se que, para amostras com a mesma espessura e diferentes massas
específicas, a absorção sonora foi maior nas amostras com maior massa específica.
Já nas amostras com a mesma massa específica, as de maior espessura
apresentaram maior absorção acústica. Mesmo nas amostras com massa específica
ligeiramente inferior, como a amostra 1B, de espessura de 5cm e massa específica
0,10 g/cm3, a absorção sonora foi maior do que a verificada na amostra 2 A1, de
massa específica ligeiramente maior, 0,11 g/cm3, porém com espessura de 2cm.
Em relação à absorção sonora, a placa de espuma Sonex é um
material com cavidades, com características de porosidade e elasticidade, enquanto
que a fibra de coco se apresenta como um material fibroso. As fibras de coco,
porém, não se aglutinam por si só, necessitando do auxílio de látex como matriz de
fixação. Este produto acaba por impermeabilizar os poros da fibra do coco, fazendo
com que a placa tenha características, apenas, de material fibroso. Já a fibra de
bananeira, além das características de material fibroso, apresenta também uma
estrutura porosa, já que a sua matriz é constituída, unicamente, pela própria polpa
do material, sem a adição de qualquer produto químico, o que garante que o custo
de produção desta seja inferior ao da de fibras de coco.
Observou-se que, independente da escala, a microscopia de
varredura apontou para um material bastante poroso, com inúmeras cavidades e
uma estrutura que se repete, quer em uma ampliação de 80 vezes ou 1.600 vezes.
Além das cavidades entre as fibras, há as cavidades da estrutura, o que confere ao
material um comportamento acústico satisfatório.
Além das fibras da bananeira se subdividirem inúmeras vezes, as
cavidades das células também se repetem inúmeras vezes, em escalas diferentes, o
que deve fazer com que o material funcione como ressonador do som.
O processo de produção de placas de fibra de bananeira se dá de
imediato, ou seja, inicia-se logo após a extração do pseudocaule, não havendo a
necessidade da matéria prima permanecer, por um certo período, em maturação,
como ocorre no processamento da fibra de coco. Este é outro fator favorável ao
processo de utilização do pseudocaule da bananeira, uma vez que este não sofre
solução de continuidade.
106
A placa com maior concentração de fibras e maior e maior massa
específica tem melhor resultado, contrariando até o convencional, provável pela
estrutura das fibras que apresenta mais cavidades como câmaras resonantes.
O presente estudo apresentou algumas limitações, principalmente
de tempo, pois maiores aprofundamentos podem e devem ser feitos neste campo, o
que se pretende realizar em futuras oportunidades.
Sugestões para estudos futuros
- Desenvolver processo industrial.
- Teste de durabilidade e necessidade de uso de fungicida.
- Alto teor de Si02 indica potencial para produção de pozolana para
queima
- Absorção de umidade pela placa.
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