UNIVERSIDADE DO MINHO

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

Integradora I

A CORTIÇA

Grupo 10:

A68623- João Dantas

A68599- Marco Nogueira

A68642- Pedro Valente

A68632- Rui Campos

A68556- Rui Costa

Coordenador: Fernando Sousa Castro

Tutor: Marques Pinho

Guimarães, Janeiro 2013

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Agradecimentos

Apesar do empenho demonstrado pelos elementos que constituem o grupo não podemos

deixar de salientar a importância que os tutores desta unidade curricular tiveram para que a

execução deste trabalho fosse possível. Mais especificamente ao tutor António Marques

Pinho, responsável pela nossa orientação, ao coordenador Fernando Castro e aos restantes

tutores. Além destes últimos estamos também gratos ao professor Nuno Peixinho por nos

disponibilizar cortiça para os ensaios e ao técnico de laboratório, Sr. Araújo, que tornou

possível as suas execuções.

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Resumo

A cortiça é um material que tem acompanhado várias gerações, distinguindo-se bem cedo

em aplicações ligadas à construção, nos países mediterrâneos, nomeadamente Portugal. Esta

“herança” faz de Portugal líder mundial na produção, transformação e exportação da cortiça,

sendo, portanto, importante que no nosso país se realizem estudos aprofundados acerca deste

material, nomeadamente na criação de novos produtos que tenham como base a cortiça.

Este trabalho tem como objectivo caracterizar a cortiça e as suas propriedades. Pretende-

se que este material contenha propriedades que satisfaçam as necessidades a nível de

isolamento e a nível mecânico testando essas propriedades através de ensaios realizados.

Os resultados apresentados mostram que o produto tem um enorme potencial,

apresentando propriedades muito promissoras tanto a nível mecânico como térmico, sendo

um forte rival dos materiais plásticos para revestimentos e isolamentos.

O que podemos concluir com este trabalho é que existe margem para a inovação de

novos produtos que tenham como base a cortiça.

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Abstract

Cork is a material that has accompanied several generations, distinguished himself early in

applications related to construction in Mediterranean countries, where it comes from. This

"inheritance" of Portugal makes him a world leader in the production, processing and export of

cork is therefore important that in Portugal are held in-depth studies on this material,

including the creation of new products that are based on cork.

This study aims to characterize the cork and its properties. It is intended that this material

contains properties which meet both the isolation level as the mechanical level. Properties

which can be tested in the laboratory.

The results show that the product has huge potential, showing that his properties are very

promising both in a mechanical level and in a thermal level, being a strong rival of plastic

materials for coatings and insulations.

What can we conclude whit this work is that there is room for innovation of new products

that are based on the cork.

5

Índice Agradecimentos ............................................................................................................................ 2

Resumo .......................................................................................................................................... 3

Abstract ......................................................................................................................................... 4

Índice ............................................................................................................................................. 5

Índice de Figuras ........................................................................................................................... 6

Índice de Tabelas ........................................................................................................................... 7

1. Introdução ............................................................................................................................. 8

2. Enquadramento Teórico ....................................................................................................... 8

2.1. A origem da cortiça ....................................................................................................... 8

2.2. O sobreiro ...................................................................................................................... 9

2.3. Etapas de produção da cortiça .................................................................................... 10

2.4. Estrutura celular .......................................................................................................... 11

2.5. Composição química ................................................................................................... 13

2.6. Características e propriedades mecânicas .................................................................. 13

2.7. Campos de aplicação ................................................................................................... 14

2.7.1. Rolha .................................................................................................................... 15

2.7.2. Montado .............................................................................................................. 15

2.7.3. Remoção por adsorção........................................................................................ 15

2.7.4. Outras aplicações ................................................................................................ 15

2.8. Sustentabilidade e importância para a economia ...................................................... 16

3. Metodologia .................................................................................................................... 16

3.1. Ensaio de tração .......................................................................................................... 16

3.1.1. Descrição de ensaio ............................................................................................. 16

3.1.2. Condições de ensaio ............................................................................................ 17

3.2. Ensaio de compressão ................................................................................................. 17

3.2.1. Descrição de ensaio ............................................................................................. 17

3.2.2. Condições de ensaio ............................................................................................ 18

4. Resultados e Conclusões ..................................................................................................... 18

4.1. Ensaio de tração .......................................................................................................... 18

4.2. Ensaio de compressão ................................................................................................. 20

5. Conclusão ............................................................................................................................ 20

6. Bibliografia .......................................................................................................................... 21

7. Anexos ................................................................................................................................. 22

6

Índice de Figuras

FIGURA 1 - VÁRIAS PARTES DE UM SOBREIRO ............................................................................................. 9

FIGURA 2 - LOCALIZAÇÃO DOS MONTADOS EM PORTUGAL E À VOLTA DO MEDITERRÂNEO. .................. 10

FIGURA 3 - DESCORTIÇAMENTO. ................................................................................................................ 10

FIGURA 4 - PERÍODO DE REPOUSO ............................................................................................................. 11

FIGURA 5 - ESTRUTURA CELULAR DA CORTIÇA NO MICROSCÓPIO ELETRÓNICO. ..................................... 11

FIGURA 6 – PAREDE CELULAR DA CORTIÇA; A) DIFERENCIAÇÃO DAS CAMADAS DA PAREDE; B)

DEFINIÇÃO DAS PAREDES NA SECÇÃO TANGENCIAL; C) SECÇÃO TRANSVERSAL. ............................. 12

FIGURA 7 - MATERIAL UTILIZADO, MÁQUINA E PROVETE. ........................................................................ 17

FIGURA 8 - MATERIAL UTILIZADO, MÁQUINA E PROVETE. ........................................................................ 18

FIGURA 9 - PROVETE 1 APÓS ENSAIO ......................................................................................................... 19

7

Índice de Tabelas

TABELA 1 - VALORES MÉDIOS DAS CARACTERÍSTICAS DA CORTIÇA........................................................... 14

8

1. Introdução

No âmbito da unidade curricular Integradora I foi nos proposta a elaboração de um

trabalho acera da cortiça. A cortiça é um material de origem vegetal com origem nos sobreiros.

A cortiça é uma matéria-prima que é actualmente muito utilizada isolamentos,

revestimentos e em artigos decorativos. Para além de ser um produto com propriedades muito

promissoras, a cortiça é também uma referência no nosso país. Portugal é responsável por

mais de 50% da produção mundial da cortiça.

No nosso trabalho focámos os aspectos mais importantes deste material como a sua

origem, as suas propriedades, composição e principais aplicações.

Neste trabalho pretendemos também mostrar os métodos que nos permitem provar as

propriedades promissoras da cortiça e também o seu enorme potencial como material

isolador.

2. Enquadramento Teórico

2.1. A origem da cortiça

A cortiça é obtida da casca do sobreiro. A casca do sobreiro é retirada em ciclos de 9 anos

através de processo manual, sendo que nenhum dano é causado á árvore. Por ser a cortiça um

produto natural renovável, a sua utilização oferece benefícios enormes para o meio ambiente.

Apesar das suas múltiplas utilizações, há séculos que o mais fiel embaixador da cortiça no

mundo é a rolha natural, esse vedante de qualidade excepcional ainda hoje preferido e

requisitado pelos grandes produtores de vinho. Mas ao longo da História, muitas são as

referências a este produto e às suas variadas aplicações. No ano 3000 a.C., a cortiça já era

utilizada na China, no Egipto, na Babilónia e na Pérsia para fabrico de aparelhos destinados à

pesca. Em Itália encontraram-se vestígios datados do século IV a.C., de vários artefactos como

bóias, tampas para tonéis, sapatos de mulher e telhados de casas.

Portugal pode orgulhar-se de ter sido pioneiro em matéria de legislação ambiental, pois as

primeiras leis agrárias que protegem os montados de sobro surgem no início do século XIII, em

1209. Mais tarde, durante as Descobertas, os construtores das naus e caravelas portuguesas

que partiram à descoberta de novos mundos, utilizavam a madeira de sobreiro no fabrico das

partes mais expostas às intempéries. Defendiam que o “sôvaro”, como então se dizia, era o

que havia de melhor para o liame das naus: além de muito resistente, jamais apodrecia.

Durante o século XIX, a França, a Itália e a Tunísia resolvem aderir à exploração sistemática

dos montados de sobro e países tão diferentes como a Rússia ou os Estados Unidos dão

também início ao plantio destas árvores.

Não só a reputação das rolhas naturais como vedantes de excelência permanece

imaculada, como a preocupação ambiental por um material ecológico, reciclável e

biodegradável como a cortiça tem vindo a crescer, sobretudo em áreas inovadoras como

9

o Design para a Sustentabilidade e o Eco Design. Cada vez mais, novas gerações de artistas

procuram criar objectos do quotidiano - artefactos de mesa, de cozinha, de lazer, mobiliário…-

a partir de “frutos da terra”, materiais cem por cento naturais e que contribuam para a

sustentabilidade ambiental.

Na figura 1 podemos identificar as várias partes de um sobreiro.

Figura 1 - Várias partes de um sobreiro

2.2. O sobreiro

O sobreiro, cujo nome botânico é Quercus Suber L., é uma fonte de riqueza e uma

referência em Portugal. Portugal, embora sendo um país de área reduzida, produz mais cortiça

que todo o resto do Mundo, isto só por si pode explicar a razão do interesse que o sobreiro

nos merece.

Portugal, com uma área de 730 mil hectares de montado de sobro, é responsável por mais

de 50% da produção mundial de cortiça. Outros produtores são Espanha, sul da França, sul da

Itália, mais recentemente Marrocos, Argélia, Tunísia.

O sobreiro é uma árvore espantosa, de grande longevidade, e com uma enorme

capacidade de regeneração. Consegue viver em média 150 a 200 anos, apesar dos muitos

descortiçamentos que lhe fazem ao longo da sua existência (cerca de 16 intercalados por

períodos de nove anos).

A primeira extracção da cortiça ocorre, normalmente, quando a árvore atinge entre 25 a

30 anos, e nos meses de Junho a Agosto. Essa cortiça, por vezes com espessura considerável,

recebe o nome de virgem e distingue-se substancialmente da cortiça de reprodução extraída

nos períodos seguintes: é designada por secundeira na segunda tiragem e por amadia nas

tiragens ou extracções subsequentes. A cortiça amadia é a de maior qualidade, sendo por isso

a mais valorizada, e a única que pode ser utilizada para o fabrico de rolhas. A partir desta fase,

a cortiça é extraída a cada nove anos.

Na figura 2 é mostrada a localização dos montados em Portugal e à volta do mediterrâneo.

10

Figura 2 - Localização dos montados em Portugal e à volta do mediterrâneo.

2.3. Etapas de produção da cortiça

1- Descortiçamento - O ciclo de vida da cortiça começa

com a sua extracção do sobreiro, acção denominada

descortiçamento. Esta operação é constituída por cinco

etapas: abertura, separação, traçagem, extracção e por fim

terá de descalçar;

1.1 - Abertura - consiste em dar um golpe na cortiça no

sentido vertical, escolhendo as fendas mais profundas das

ranhuras da casca;

1.2 - Separação - separa-se a prancha introduzindo-se o

gume do machado entre a barriga da prancha e o

entrecasco;

1.3 - Traçagem - utiliza-se para delimitar o tamanho que se pretende retirar da prancha;

1.4 - Extracção - retira-se a prancha;

1.5 - Descalçar - liberta-se o resto do tronco com aplicação das mesmas operações;

Depois destas etapas concluídas marca-se o ano em que se fez o descortiçamento e espera-se

que passem nove anos para nova operação.

2- Período de repouso - Durante este período dá-se a maturação da mateira prima e

assim se estabiliza a cortiça.

Figura 3 - Descortiçamento.

11

Depois de retirada do sobreiro é empilhada tanto no interior como no exterior de fábricas

ou armazéns, podendo estar à chuva ou ao sol, tendo como restrição o contacto com a

madeira, pois esta pode transmitir fungos para a cortiça.

3- Período industrial - O primeiro passo na fábrica é

colocar as pranchas em água limpa e a ferver de

modo a dar-se a cozedura das mesmas. Este processo

demora cerca de uma hora e tem como objectivos

limpar a cortiça, extraindo as substâncias

hidrossolúveis, aumentar a espessura reduzindo

desta forma a sua densidade e por fim tornar a

cortiça mais elástica e macia. Seguidamente é

necessário estabilizar a cortiça, que poderá demorar

3 semanas e aí procede-se à selecção das pranchas,

que deverão aplanar nesse período de tempo de

modo a obterem a consistência necessária para poderem ser transformadas.

2.4. Estrutura celular

O desempenho da cortiça deve-se à sua estrutura celular. Este material deve ser

considerado um “material compósito”, devido à estrutura molecular dos seus constituintes

com afinidade aos polímeros.

O interior da cortiça é composto por uma colmeia de micro-células mortas, apresentando

normalmente uma forma poliédrica de catorze lados, dispostas de forma compacta, sendo

estas micro-células constituídas por suberina, um ácido complexo, preenchidas com uma

mistura gasosa quase idêntica à do ar.

A célula de cortiça apresenta uma quantidade mínima de material sólido e uma

quantidade máxima de matéria gasosa, essencialmente formada por ar atmosférico isento de

CO2. Cada centímetro cúbico de cortiça contém, em média, 40 milhões de células, existindo

numa rolha de cortiça cerca de 800 milhões de células.

Figura 4 - Período de Repouso

Figura 5 - Estrutura celular da cortiça no microscópio eletrónico.

12

As características mais importantes que diferenciam a cortiça de outras matérias-

primas residem no tecido suberoso que a constitui. Robert Hooke aperfeiçoou um microscópio

óptico que permitiu a observação microscópica da cortiça, tendo conseguido uma identificação

da unidade base da estrutura das plantas (a célula), mais propriamente, dos tecidos biológicos.

Este tecido é constituído por células de parede muito finas, dispostas de um modo

compacto, sem espaços livres e também mais compridas que largas, com dimensões que

variam entre 30 a 40 µm na primavera e 10 a 15 µm no Outono. Quanto á sua espessura, esta

varia entre 1 e 1.25 µm nas estações Primavera e Verão e entre 2 a 2.5 µm nas outras duas. As

suas formas normalmente são prismáticas, de secção hexagonal, empilhados em colunas ou

fiadas. As células de cada coluna são geradas sequencialmente pela mesma célula de

felogénio. Relembrando, o felogénio do sobreiro consiste numa camada, praticamente

cilíndrica, de células do mesmo tipo e que apresentam na secção transversal uma forma

rectangular, com o lado mais curto na direcção radial e uma forma poligonal na secção

transversal. O felogénio começa a desenvolver-se sob a epiderme, formando um anel contínuo

à volta da árvore. No entanto, o número de lados das células pode variar entre quatro a nove

arestas.

Mas as paredes das células não são homogéneas, resultando uma estrutura celular com

alguns inconvenientes. Existem várias camadas ou lamelas que estão colocadas

simetricamente em torno de uma lamela média, estando esta contida numa parede primária,

que são membranas celulares de células vivas, representada na figura 6 c). A espessura da

lamela média tem cerca de 1/10 da espessura total da parede da célula. As lamelas seguintes

resultam da deposição de substâncias do citoplasma sobre as paredes primárias. Como

também se pode verificar na figura 6 b), existem ainda outras duas paredes, a parede

secundária (B), constituída essencialmente por suberina e ceras, e também a parede terciária

(A), formada à base de celulose.

Após a extracção da cortiça, uma parte do entrecasco fica exposta, formando-se

continuamente na parte interior deste camadas de células, que constituem a “raspa”, sendo o

principal constituinte da parte externa. A raspa seca, contrai e endurece, adquirindo fendas

consoante o seu crescimento. A última camada de tecido anual denomina-se por “barriga” ou

“ventre”, sendo esta, a parte interna do tecido suberoso, distinguindo-se uma menor

elasticidade nesta camada como também a presença de poros.

Figura 6 – Parede celular da cortiça; a) diferenciação das camadas da parede; b) definição das paredes na secção tangencial; c) secção transversal.

13

Assim sendo, é possível determinar a qualidade da cortiça através da visualização da

mesma.

A qualidade da cortiça define-se pela homogeneidade da “massa”, pela porosidade (tipo,

dimensão, quantidade e distribuição de poros), a cor clara na cortiça virgem e também um

composto liso, macio e de espessura reduzida na costa da cortiça amadia.

2.5. Composição química

Hoje em dia são amplamente conhecidas as qualidades naturais da cortiça, a nível de

isolamento térmico e acústico, a sua resistência ao fogo, a sua impermeabilidade à água e aos

óleos. Estas características devem-se à sua composição química. Sendo formada pelos

seguintes compostos:

- Suberina (45%) – substância básica da cortiça, é uma complexa mistura de ácidos gordos e

álcoois orgânicos pesados. A elasticidade, compressibilidade e impermeabilidade à água e aos

óleos deve-se à presença da suberina e à grande flexibilidade das membranas celulares. A

eficiência isoladora, térmica e acústica, consagram-se ao facto do ar se encontrar em

minúsculos compartimentos estanques, isolados por material de baixa densidade e não

higroscópico.

- Lenhina (27%) - estrutura das paredes celulares, conferindo-lhe rigidez.

- Polissacáridos (12%) – estrutura da cortiça formados essencialmente por celulose, oferece

resistência mecânica, ajuda a definir a textura.

- Ceróides (6%) – compostos hidrofóbicos que contribuem para a impermeabilidade, de

natureza gorda, existindo nas paredes das células da cortiça.

- Taninos (6%) – compostos fenólicos que surge numa forma polimerizada, confere a cor,

protege e conserva o material

- Cinzas (4%) – nas cinzas da cortiça é constituída por alguns metais tais como cálcio, potássio,

manganês, ferro, alumínio, magnésio, sódio, bário, estrôncio, cobre, lítio, crómio e titânio,

sendo o cálcio e o potássio os elementos em maior quantidade.

2.6. Características e propriedades mecânicas

A cortiça é um material natural riquíssimo de características inigualáveis. Assim sendo,

nunca é demais relembrar as propriedades únicas da cortiça:

• A leveza e a baixa densidade (contém 90% de ar encerrado em células impermeáveis e cada

3 cm contém cerca de 40 milhões de células) que lhe confere a tão conhecida flutuabilidade;

• A elasticidade (recupera o seu volume inicial em 90% em menos de 24 horas), a

flexibilidade, a compressibilidade e a impermeabilidade (a gases e líquidos), que justificam o

seu emprego na indústria de rolhas e que se deve à presença de suberina e à grande

14

flexibilidade das membranas celulares, e que por efeito lhe conferem uma grande estabilidade

dimensional;

• A eficiência isoladora do ponto de vista acústico, térmico e vibrático, que se deve ao facto

do ar se encontrar encerrado em minúsculos compartimentos estanques, isolados por uma

material de baixa densidade e não higroscópio;

• Grande capacidade de absorção de energia durante um impacto;

• Além disso, a cortiça possui ainda muitas outras propriedades que a diferenciam enquanto

matéria-prima: é inodora, conserva a sua eficiência indefinidamente, é um retardador de

combustão (Ex.: tem um bom comportamento ao fogo, não libertando gases tóxicos), é

compacta e resistente e pode considerar-se imputrescível e inalterável;

• Para além do mais é reciclável, biodegradável e natural!

Na tabela seguinte são apresentados algumas propriedades físicas e mecânicas da cortiça:

2.7. Campos de aplicação

A combinação única de um elevado coeficiente de atrito, resiliência, grande capacidade de

absorção energética, ser um excelente isolador, e um coeficiente de Poisson próximo de 0,

torna a cortiça o material ideal para uma variedade de aplicações. Adicionalmente é um

produto natural e renovável. A cortiça tem uma ampla gama de aplicações tradicionais porem

a rolha continua a ser a aplicação mais óbvia da cortiça no entanto, o facto de os restante

produtos derivados da cortiça serem utilizados em outras aplicações não deve ser

negligenciado.

Tabela 1 - Valores médios das características da cortiça.

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2.7.1. Rolha

A impermeabilidade da cortiça a líquidos e gases, derivam do facto de a sua parede

celular ser composta principalmente de suberina, e a sua elevada compressibilidade e

flexibilidade, tornam-na ideal para selar garrafas. Nenhum outro material combina as

características naturais da cortiça: Impermeabilidade, flexibilidade, capacidade de vedação e

resistência. Sendo um produto natural, também é amigo do ambiente, renovável e reciclável.

As alternativas para as rolhas de cortiça são materiais sintéticos mas muito poucos

estudos têm sido realizados para avaliar os efeitos não-tóxicos a longo prazo deste material.

Rolhas sintéticas são mais fáceis de fabricar, mais baratas e evitam a contaminação dos vinhos

por componentes de cortiça. Por outro lado, a rolha de cortiça evita a contaminação

proveniente da síntese das rolhas de polímero.

2.7.2. Montado

Os aglomerados de cortiça tem três principais aplicações: Isolamento térmico, isolamento

acústico. O montado mantem as suas propriedades físicas a temperaturas mais baixas do que

outros materiais (temperaturas desde 2180 a 110uC) e em caso de incêndio não liberta

substancias toxicas, como acontece no caso do polistireno e do poliuretano.

Assim, os aglomerados de cortiça são adequados para diversas aplicações de construção:

paredes interiores e exteriores, telhados e para fornecer isolamento térmico e acústico.

Outra vantagem do aglomerado é o facto de que é um material natural (sem aditivos

químicos) e reutilizável.

2.7.3. Remoção por adsorção

Remoção por adsorção de metais pesados em águas residuais é geralmente obtida

utilizando carvão activado ou resinas poliméricas, que são materiais caros e não são

regeneráveis. Então surge uma necessidade de um material barato, eficaz, regenerável e

adsorvente para esta aplicação. Os ácidos gordos contidos na cortiça, tornam-na num bio

adsorvente promissor. Bio adsorventes tais devem em geral ser selectivos para contaminantes

específicos e facilmente eliminados por incineração. Para tratamento de águas residuais, estes

devem ser baratos, tendo em conta os grandes volumes de efluente envolvido, tornando a

cortiça uma excelente escolha para o efeito.

2.7.4. Outras aplicações

Além das aplicações mais óbvias da cortiça, esta é utilizada em outras tantas áreas de

forma eficaz. A cortiça pode ser utilizada em:

Flutuadores (boias)

Estruturas anti-sísmicas

Juntas de dilatação/compressão (pontes, edifícios)

Isolamento de condutas (gás, petróleo)

Indústria de refrigeração;

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Indústria automóvel (juntas, indicadores de nível, válvulas, transmissões, outros

componentes do motor)

Decoração - pública e doméstica

Componentes para a indústria de calçado

Volantes (badminton)

Bolas de hóquei, golfe e basebol.

2.8. Sustentabilidade e importância para a economia

A produção de cortiça é o sector da indústria portuguesa que mais se faz notar a nível

mundial: das 300 mil toneladas produzidas mundialmente por ano, Portugal produz mais de

50% desse valor, ou seja umas consideráveis 160 mil toneladas que representam para Portugal

cerca de 800.000.000 euros em exportação.

Portugal não se afirma apenas na produção deste material, mas também na sua

transformação, uma vez que 70% da cortiça é transformada em Portugal. Este sector emprega

ao longo do ano cerca de 21.000 trabalhadores em 600 estabelecimentos industriais

corticeiros.

Tomando a indústria portuguesa como referência, a divisão do consumo dos vários tipos

de produtos é a seguinte:

Rolhas de cortiça natural – 57%

Rolhas de cortiça aglomerada – 11%

Aglomerados para revestimento – 17%

Aglomerado expandido de cortiça – 6%

Outros – 8%

Produtos não acabados – 1%

Nos últimos anos, a produção de cortiça e derivados tem vindo a decrescer em Portugal,

devido a falta de incentivo para produção desta. Isto tem um grande impacto na economia

portuguesa uma vez que a indústria corticeira representa uma porção do orçamento

português.

3. Metodologia

3.1. Ensaio de tração

3.1.1. Descrição de ensaio

Na maioria dos casos, só se tem em consideração ensaios de tração uniaxial, ou seja, a

força é aplicada numa só direção. A aplicação desta força, designada por axial, sobre o material

produzirá uma deformação no mesmo, aumentando o seu comprimento, denominado de

alongamento, e consequentemente uma diminuição na secção transversal, culminando na

ruptura do material.

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3.1.2. Condições de ensaio

Este ensaio foi realizado numa máquina Instron 8874 cuja cédula aplica uma força máxima

de 25000 N. Relativamente às dimensões, referenciámo-nos na norma ASTM C363. Os valores

resultantes serão obtidos devido a uma velocidade de ensaio de 1mm/min, e ao uso de dois

provetes cujas dimensões são de 142 mm de comprimento, 20 mm de largura diferenciando-

se apenas na espessura sendo que o primeiro possui 3,8 mm e o segundo 1,78 mm. Na figura

abaixo encontra-se o equipamento utilizado para proceder à execução da experiência.

Figura 7 - Material utilizado, máquina e provete.

3.2. Ensaio de compressão

3.2.1. Descrição de ensaio

Este ensaio tem como objetivo avaliar o comportamento do material quando sujeito a

uma carga de compressão. Os ensaios de compressão uniaxial da cortiça permitem a

determinação de inúmeras propriedades tanto a nível elástico como a nível plástico, fase em

que ocorrem grandes deformações. No gráfico de um ensaio de compressão até à ruptura

identificam-se três regiões. A primeira, onde os valores de tensão e extensão ainda são

pequenos, mas tendo a curva um elevado declive, ou seja, um elevado módulo de Young, esta

zona corresponde à deformação elástica, mais precisamente viscoelástica no caso da cortiça. O

que significa que ao retirar-se a força aplicada, o material volta à sua forma inicial, não

sofrendo qualquer tipo de deformação. Seguidamente o material sofre um novo tipo de

deformação, em que ocorre o colapso das células, deformação plástica. Por fim, ocorre o

esmagamento, pois as paredes celulares começam a ser comprimidas umas contra as outras,

resultando num aumento drástico da tensão com um insignificante aumento da extensão.

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3.2.2. Condições de ensaio

Este ensaio foi realizado numa máquina Instron 8874 cuja cédula aplica uma força máxima

de 25000 N. De acordo com a norma ASTM C365, o comprimento do provete fica ao encargo

de quem realiza o ensaio portanto, criámos um provete cúbico de 100 mm por 100 mm. Na

figura abaixo encontra-se o equipamento utilizado para proceder à execução da experiência.

Figura 8 - Material utilizado, máquina e provete.

4. Resultados e Conclusões

4.1. Ensaio de tração

Neste ensaio os resultados foram pouco conclusivos. Isto deve-se à disparidade entre a

força exercida pela cédula da máquina em questão e a falta de consistência de um material

como a cortiça. Não dispondo então de outra cédula a experiência revelou-se pouco rigorosa.

Portanto, como se poderá ver no Anexo A, os gráficos obtidos são irregulares. Porém,

verificou-se que a ruptura dos provetes ocorre aproximadamente quando a tensão exercida

atinge os 7912 Pa e 7243 Pa com extensões de 9,2 mm e 13 mm para o primeiro e segundo

ensaio, respectivamente. De seguida encontra-se o cálculo do alongamento a que os provetes

foram sujeitos, as suas tensões de deformação e módulos de Young , sendo que as restantes

variáveis estão determinadas no já referido anexo. Portanto, este ensaio revelou-se pouco

claro e preciso para avaliar as propriedades da cortiça.

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Ensaio provete 1 Ensaio provete 2

Alongamento

Al = ( Lf - L0 ) / L0 Al - Alongamento

Lf - Comprimento Final

L0 - Comprimento Inicial

Al = ( 152,61 - 142 ) / 142 ≈ 0,07 mm Al = ( 155,6 - 142 ) / 142 ≈ 0,1 mm

Lf : 142 + 10,61 = 152,61 mm Lf : 142 + 13,6 = 155,6 mm

Tensão de deformação

Como por norma a tensão de deformação corresponde aos 2% de deformação total então:

(( Lf -142 ) / 142) x 100 = 2 (( Lf -142 ) / 142) x 100 = 2

Lf = 144,84 mm Lf = 144,84 mm

T = 8 / 0,00284 ≈ 2817 Pa T = 5 / 0,00284 ≈ 1761 Pa

Módulo de Young

E = T / e E - módulo de Young

T- Tensão

e -deformação

E = 2817 / 2 ≈ 1408,5 Pa E = 1761 / 2 ≈ 880,5 Pa

Figura 9 - Provete 1 após ensaio

20

4.2. Ensaio de compressão

Por norma a tensão de deformação corresponde aos 2% de deformação total. Até este

valor a deformação é elástica, no caso da cortiça viscoelástica, significando isto que o provete

é capaz de voltar ao estado inicial. Nesta zona as tensões e deformações são pequenas,

portanto o declive, Módulo de Elasticidade ou de Young, é elevado. As curvas de compressão

têm a concavidade voltada para baixo na zona elástica, pois a rigidez do provete diminui com o

aumento da deformação. A partir daí a deformação passa a ser de cariz plástico ou seja o

provete não volta totalmente à sua forma original devido à quebra das ligações químicas e

estruturais. As células entram em colapso, resultando num aumento muito baixo da tensão

com um significativo aumento da deformação como se verifica no gráfico no Anexo B a partir

dos 2 mm até aos 26 mm. Chegado este valor a máquina deixou de exercer força no provete,

sendo que este recuperou parcialmente o seu formato inicial pois ficou com uma deformação

permanente de 3 mm com uma tensão de 1,1 MPa.

Cálculo do módulo de Young:

T = F/A → T= 2000 / 0.01 = 0,2 MPa → Tensão de deformação

E= T/e → E = 0,2 / 2 = 0,1 MPa

T – tensão; F – força; A – Área; E - módulo de Young; e – deformação

5. Conclusão

Com a realização deste trabalho aprofundámos o nosso conhecimento relativamente à

cortiça, e apercebemo-nos de que este é um material de excelência que tem um contributo

muito especial para a área da engenharia Mecânica. Desde a sua aplicabilidade, à importância

económica a cortiça tem um grande impacto tanto no mercado do produto internacional como

na economia portuguesa. Devido às suas propriedades exclusivas pode ser utilizada em

inúmeras áreas como a da construção, da indústria e do comércio.

Portanto, foi uma jornada enriquecedora e que nos permitiu adquirir uma perspectiva

mais ampla acerca da utilidade e benefícios que este material nos pode providenciar.

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6. Bibliografia

Figura 1 – http://2.bp.blogspot.com/_vPF4eidnUqE/SX16rdAduZI/AAAAAAAABQ8/U8JG-

XZ140Y/s400/folha+do+sobreiro.jpg

http://3.bp.blogspot.com/-

eUL5f98n1co/TZTeWxJVj6I/AAAAAAAAAVw/aF3CacZL4cI/s1600/Sobreiro.jpg

http://i.olhares.com/data/big/281/2813686.jpg

(consultado em Outubro de 2012)

Figura 2 – http://apcor.pt/userfiles/Image/mapa%20PT.jpg (consultado em Outubro de 2012)

Figura 3 – http://sobreirosmontadoside.no.sapo.pt/ (consultado em Outubro de 2012)

Figura – 4

http://www.amorimcork.com/media/filer_public_thumbnails/filer_public/2012/11/05/cortica-

armazenada.png__327x330_q95_crop_upscale.jpg (consultado em Outubro de 2012)

Figura 5 – http://www.ctb.com.pt/wp-content/uploads/2011/01/figura50.jpg (consultado em

Novembro de 2012)

Figura 6 – Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Mestrado Integrado em

Engenharia Mecânica: ” Desenvolvimento, caracterização e avaliação do comportamento

termo-mecânico de um novo material constituído principalmente por cortiça” de Daniel Tiago

Grifo Esteves do Instituto Superior Técnico da Universidade Técnica de Lisboa, Outubro 2010.

Figuras 7, 8 e 9 – Fotografias obtidas no decorrer dos ensaios no Laboratório de Engenharia

Mecânica da Universidade do Minho.

A pesquisa de informação teve por base as seguintes referências:

Mestre, Ana; Campelo, Mª da Graça; Silva, Marta; Velhinho, Ricardo, Dossier Info Cortiça

Sector e Materiais de Cortiça, SUSDESIGN, Dezembro 2006

Luís Gil, A cortiça como material de construção Manual Técnico, APCOR – Associação

Portuguesa de Cortiça (Consultado em Novembro de 2012).

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7. Anexos

Anexo A – gráficos de ensaio de tracção em documento PDF à parte.

Nota: Não considerar o segundo e terceiro gráfico criados por erro de execução da

máquina, sendo que o primeiro e o quarto são relativos ao primeiro e segundo

ensaios, respectivamente.

Anexo B – gráfico de ensaio de compressão em documento PDF à parte.

Nota: Considerar apenas o primeiro gráfico.

Anexo C – desenho técnico do produto escolhido, taça de cortiça em documento à

parte em formato JPEG.