XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação - SEPesq Centro Universitário Ritter dos Reis
Relato de experimento em laboratório: Ensaio de flexão em peças de MDF Michele Bandeira Mestranda em Design Centro Universitário Ritter dos Reis – Uniritter
[email protected] Nicole Saretta Tomazi Verdi Mestranda em Design Centro Universitário Ritter dos Reis – Uniritter
[email protected] Luis Fernando Folle Doutor em Engenharia Mecânica PPGEM/UFRGS Professor do Centro Universitário Ritter dos Reis – Porto Alegre/RS
[email protected]
Resumo: O presente artigo apresenta um relato de experimento em laboratório, onde peças de MDF são testadas em um ensaio de flexão de três pontos. A partir da determinação do material a ser testado e o tipo de ensaio mais adequado escolhido, são feitos testes com grupos de corpos de prova de diferentes espessuras, 3mm, 6mm e 12mm, a fim de compará-los posteriormente. Com base nos dados obtidos, é possível verificar as diferenças apresentadas por dois grupos, de 6mm e 12mm, sendo o grupo de 3mm descartado do ensaio devido a impossibilidade de medição do mesmo. Como conclusões encontradas, é possível observar uma maior resistência dos corpos de prova de 12mm e uma maior flexibilidade do grupo de 6mm. Ao ampliar o conhecimento sobre este material, o designer pode optar pelo mais adequado a cada projeto, fazendo uso de suas características a seu favor.
1 Introdução A produção de painéis de MDF (Medium Density Fiberboard) no Brasil, iniciada em meados de 1950, foi crescente nos últimos anos, conforme Torquato (2008), que apresenta o Brasil em uma posição significativa no cenário da produção mundial de painéis de fibras. Conforme Rosa et al (2007), Arruda (2009) e Selbach e Naime (2010), as empresas que visam um comércio internacional estão se adaptando às restrições em relação ao uso XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação SEPesq – 19 a 23 de outubro de 2015
XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação - SEPesq Centro Universitário Ritter dos Reis
de madeiras. As chamadas madeiras de lei extraídas de florestas naturais, que eram um diferencial há alguns anos vem sendo rechaçadas pelos compradores internacionais, em favor de madeiras de manejo sustentável, devido à sua preocupação e cultura de responsabilidade ambiental. A maior parte da produção da indústria moveleira do Brasil apresenta como vocação o desenvolvimento de móveis de madeira, “Apesar de que possa ser substituída, em algumas aplicações por novos materiais, a madeira continua sendo o insumo central na produção de móveis. (CASSILHA et al., 2003, p.4)”. Segundo a Associação Brasileira da Indústria de Painéis de Madeira, o MDF possui características que facilitam o uso na indústria moveleira “para frontais em peças com usinagens e trabalho de baixo relevo, nos fundos de móveis, lateral e fundo de gavetas e também para artesanatos diversos.”. Conforme cita Del Menezzi et al (2011), “No Brasil, destacam-se os usos de compostos não estruturais, principalmente na fabricação de móveis.” (DEL MENEZZI, et al., 2011, p. 403), o que faz com que materiais como o MDF apareçam como possibilidades criativas para designers, visando aplicabilidade nas indústrias e facilitação de processos. A partir da importância do material no cenário do desenvolvimento do mobiliário no Brasil optou-se pelo ensaio de flexão, a fim de ampliar o conhecimento por parte dos designers sobre o MDF. Estima-se que, ao construir uma base de conhecimento sobre determinado material, é possível aproveitar mais suas características em benefício de novos projetos, visando soluções cada vez mais inteligentes e inovadoras. Sendo assim, o artigo em questão constitui-se em um relato do ensaio de flexão de três pontos em peças de MDF, apresentando os materiais utilizados, os métodos, os resultados obtidos e as conclusões à que se chegaram através do mesmo. 2 Materiais e Métodos O presente artigo tem como objetivo avaliar a flexão de peças de MDF (Medium Density Fiberboard) em diferentes espessuras. Para tanto, foi utilizado o ensaio de flexão de três pontos, onde cada espessura foi avaliada em cinco pedaços de igual tamanho, totalizando 15 peças testadas. O MDF apresentava-se com dimensões 350 x 350 mm e espessuras de 3mm, 6mm e 12 mm – e, conforme o fabricante, foi produzido a partir de Pinus sp. e resina à base de uréia-formaldeído - com densidade variando entre 650 a 700 kg/m3. Para os ensaios de flexão foram utilizadas quinze amostras – tiras de MDF de 350mm X 70mm, conforme Figura 1. Elas foram separadas em três grupos de acordo com a espessura: 3, 6 e 12 mm, sendo 3mm o Grupo A, 6mm o Grupo B e 12mm o Grupo C. As amostras foram nomeadas com número de 1 a 5 dentro de seu grupo, correspondendo a ordem de teste. A partir desta organização, tornou-se possível avaliar o comportamento de cada corpo de prova individualmente. XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação SEPesq – 19 a 23 de outubro de 2015
XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação - SEPesq Centro Universitário Ritter dos Reis
Figura 1 - Amostras cortadas
Fonte: desenvolvido pelos autores
Elas foram separadas em três grupos de acordo com a espessura: 3mm, 6mm e 12 mm, sendo 3mm o Grupo A, 6mm o Grupo B e 12mm o Grupo C. As amostras foram nomeadas com número de 1 a 5 dentro de seu grupo, correspondendo a ordem de teste, conforme Figura 2. A partir desta organização, tornou-se possível avaliar o comportamento de cada corpo de prova individualmente. Figura 2 - Amostras agrupadas por espessura e nomeadas
Fonte: desenvolvido pelos autores XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação SEPesq – 19 a 23 de outubro de 2015
XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação - SEPesq Centro Universitário Ritter dos Reis
Os corpos de prova foram definidos partir das normas internacionais da APAwoodEurope de acordo com os seguintes padrões: a) EN 325 : 2012 - que determina as dimensões, espessura, comprimento e largura de corpos de prova de painéis à base de madeira; b) EN 310: 1993 - que determina o módulo de elasticidade em flexão e de resistência à flexão de madeira e c) EN 326-1: 1994 (confirmada em 2014) - que especifica a amostragem e corte de peças de teste e inspeção em painéis de madeira. O equipamento utilizado foi uma máquina de ensaios universal da marca Emic modelo DL10000 com célula de carga de 500 kg e transdutor de deslocamento embutido, de acordo com a Figura 3. A carga aplicada aos corpos de prova foi de 2ton e a velocidade determinada para o ensaio foi de 5mm/min. Figura 3 – Equipamento utilizado no ensaio
Fonte: desenvolvido pelos autores
O ensaio denominado Ensaio de Três Pontos, onde a peça é colocada sobre dois suportes e um terceiro aplica a força até seu rompimento, foi o escolhido devido à sua aplicabilidade para o MDF, conforme Figura 4.
XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação SEPesq – 19 a 23 de outubro de 2015
XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação - SEPesq Centro Universitário Ritter dos Reis
Figura 4 - Amostra submetida a teste de flexão em três pontos
Fonte: desenvolvido pelos autores
A partir do tipo de ensaio determinado, os corpos de prova forma testados um a um, a fim da obtenção de resultados individuas e posteriores conclusões em relação ao comportamento do MDF.
3 Experimento e Resultados O ensaio iniciou-se pelos corpos de prova do Grupo A, seguido dos Grupos B e C, nesta ordem, sempre de 1 a 5, conforme marcação feita anteriormente nas peças. Após a finalização do ensaio, foram gerados gráficos a partir dos resultados colhidos, para melhor compreensão do comportamento de cada corpo de prova. As amostras do Grupo A, com espessura de 3mm não chegaram a se romper, visto que sua flexibilidade ultrapassou a capacidade da máquina. Sendo assim, o Grupo A foi inteiramente descartado já que buscava-se como resultado a resistência à flexão até o rompimento das amostras. A partir desta constatação, iniciou-se o ensaio com os corpos de prova do Grupo B (6mm), na ordem de amostras de 1 a 5. Todas as peças se romperam, sendo que quase com a mesma força N, entre 150 e 200N e com deslocamento semelhante, de 15 a 20mm. O grupo mostrou-se bastante homogêneo, com amostras muito semelhantes entre si, o que pode ser percebido pelo gráfico da Figura 5.
XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação SEPesq – 19 a 23 de outubro de 2015
XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação - SEPesq Centro Universitário Ritter dos Reis
Figura 5 – Gráfico de resultados do Grupo B
Fonte: desenvolvido pelos autores
Após os testes com o Grupo B, iniciou-se o ensaio com o Grupo C, terceiro e último conjunto de corpos de prova. As peças do grupo C (12 mm) romperam de maneira muito semelhante entre si, assim como as do grupo anterior, porém com uma força maior, entre 750 e 600N. A partir da análise do gráfico apresentado na Figura 6, pode-se observar a semelhança no comportamento dos corpos de prova onde apresentam curvas com crescimento linear até a proximidade da ruptura, onde há um momento de catástrofe repedido por todas as peças. Nota-se ainda que há uma homogeneidade no deslocamento, que varia entre 10 e 15mm no Grupo C. Figura 6 - Gráfico de resultados do Grupo C
Fonte: desenvolvido pelos autores XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação SEPesq – 19 a 23 de outubro de 2015
XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação - SEPesq Centro Universitário Ritter dos Reis
Ao analisar o gráfico com resultados de ambos os grupos, B e C, percebe-se, de acordo com a Figura 7, a diferença de força empregada e o deslocamento até a ruptura das peças. Enquanto no Grupo B os resultados ficam próximos da base do gráfico, o Grupo C encontra-se na parte superior do mesmo, apresentando uma diferença considerável em relação à força N, se comparado ao Grupo B. Figura 7 - Gráfico de resultados dos Grupos B e C
Fonte: desenvolvido pelos autores
Com base nos resultados encontrados, é possível o desenvolvimento de uma análise onde se pode chegar a conclusões em relação às diferenças de espessura do MDF. Estas diferenças estão diretamente relacionadas à capacidade de flexibilidade e resistência do material, demonstrada nos gráficos obtidos através dos ensaios e analisados anteriormente.
4 Conclusões De acordo com os dados obtidos no ensaio de flexão de três pontos, chegou-se a conclusões sobre as diferentes espessuras de MDF. O Grupo C, composto de peças de 12mm, apresentou maior resistência do que o Grupo B, de 6mm. Para atingir o rompimento das peças de MDF de 12mm foi preciso o emprego de mais do que o triplo de força N do que as peças de 6mm. Desta maneira percebe-se que ao dobrar o valor da espessura, a resistência da peça praticamente quadriplica.
XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação SEPesq – 19 a 23 de outubro de 2015
XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação - SEPesq Centro Universitário Ritter dos Reis
Já as peças de MDF de 6mm apresentaram rompimento com menos carga, porém romperam com um deslocamento maior do que as mais espessas. Isso demonstra que embora as peças de 12mm sejam mais resistentes em relação à aplicação de força, as de espessura de 6mm são mais flexíveis. Cabe ressaltar a homogeneidade do material em ambas as espessuras, percebida pela quase sobreposição de curvas dos gráficos gerados a partir dos resultados do ensaio. Levando em consideração a importância do MDF no cenário da indústria moveleira do Brasil, o ensaio desenvolvido e explicitado no artigo em questão, amplia o conhecimento sobre o material, visando um maior uso do mesmo por parte de designers em seus projetos. Ao desenvolver uma peça de mobiliário, o designer poderá escolher se quer maior rigidez e resistência, encontradas nas peças de 12mm ou se prefere maleabilidade e leveza, apresentadas pelas peças de 6mm. Quanto maior é o conhecimento do designer em relação a um material, mais longe ele pode ir em relação à sua criatividade, enaltecendo o mesmo e tirando dele todas as características necessárias para projetos inovadores. Deste modo, espera-se um maior aprofundamento em ensaios como o demonstrado no presente artigo, a fim de ampliar as possibilidades e o conhecimento de materiais, dada a relevância do tema tanto no mercado, quanto na pesquisa acadêmica.
Referências APAwood-Europe. EN 325 : 2012 , EN 310: 1993, EN 326-1: 1994. Disponível em . Acesso em: 10 jan. 2015. ARRUDA, G. O Design na Indústria Moveleira Brasileira e seus Aspectos Sustentáveis: Estudo de caso no pólo moveleiro de Arapongas. Dissertação de Mestrado em Design, São Paulo: Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Faculdade de Arquitetura, Artes e Comunicação, Programa de Pós-Graduação em Design de Produto, 2009. Disponível em . Acesso em: 10 jan. 2015. ASSOCIAÇÃO brasileira da Indústria de Painéis de Madeira. Painéis de Madeira Industrializados. Disponível em . Acesso em: 10 jan. 2015. CASSILHA, A. C. ; CASAGRANDE JR, Eloy F. ; SILVA, M. C. ; PODLASEK, C. L. ; MENGATTO, S. N. F. . Indústria moveleira e resíduos sólidos: considerações para o equilíbrio ambiental. Revista Educação e Tecnologia (Aracruz. Online), v. 8, p. 209-228, 2004. XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação SEPesq – 19 a 23 de outubro de 2015
XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação - SEPesq Centro Universitário Ritter dos Reis DEL MENEZZI, C. H. S. et al. Efeito do carregamento cíclico sobre as propriedades de flexão de painéis comerciais de MDF e MDP. Lavras, v. 17, n. 3, p. 403-409, jul./set. 2011. NAIME, R.; SELBACH, E. Diagnóstico de sustentabilidade em indústria moveleira do RS: Estudo de caso em fábrica no Vale do Caí. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental, v. 18, n. 1, 2014. Disponível em:. Acesso em: 10 jan. 2015. ROSA, Sergio E. S. ; CORREA, Abidack R. ; LEMOS, M. L. F. ; Barroso, Deise Vilela. O Setor de Móveis na Atualidade: uma análise preliminar. BNDES Setorial, v. 25, p. 65-106, 2007. TORQUATO, L. P. Caracterização dos Painéis MDF Comerciais Produzidos no Brasil. 2008. Disponível em Acesso em: 10 jan. 2015.
XI Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação SEPesq – 19 a 23 de outubro de 2015
