ILHA SOLTEIRA
XII Congresso Nacional de Estudantes de Engenharia Mecânica - 22 a 26 de agosto de 2005 - Ilha Solteira - SP
Paper CRE05-CM13
COMPARAÇÃO DA RESISTÊNCIA MECÂNICA DE FIBRAS NATURAIS PARA EMPREGO EM
MATERIAIS DE ENGENHARIA
George Quaresma Souza, Alexandre Francisco Barral Silva e Roberto Tetsuo Fujiyama
Universidade Federal do Pará, Centro Tecnológico, Departamento de Engenharia Mecânica
Campus Universitário do Guamá, Rua Augusto Correa, 01 CEP 66075-110 - Belém - Pará – Brasil
E-mail para correspondência: [email protected]
Introdução
Neste artigo é feito uma abordagem sobre os tipos de fibras naturais vegetais que são usados como
material de engenharia. As fibras naturais vegetais são mais usadas para a fabricação de produtos tais como
tapeçaria, vestuário e peças para ornamentação. Uma aplicação mais nobre para as fibras naturais é as
aplicações como reforço de material compósito, Gomes e Freitas, 2000 e Rodrigues e Seabra, 2000. As fibras
apresentadas neste trabalho são as de coco maduro, coco verde, híbrido juta + malva e de curauá, todas
produzidas na região amazônica. São apresentados também propriedade mecânica dessas fibras obtidas em
ensaio de tração uniaxial.
Revisão Bibliográfica
Fibras Vegetais
As fibras naturais são dividas nos grupos, vegetais; animais e mineiras. Fibras são todas as células
esclerenquimatosas de forma tipicamente prosenquimatosa, isto é, de comprimento igual a muitas vezes a
largura de acordo com Medina, 1959.
As fibras vegetais revelam são constituintes de celulose e lignina, embora um número menor de outros
componentes tais como graxa, pectina, sais inorgânicos, substâncias nitrogênicas, corantes, etc, também
sejam encontrados. A célula de fibra tem a celulose como componente majoritário de suas estruturas,
apresentando-se, na parede celular, em formas de fibra longas e filiformes. As fibras são compostas por um
grande número de células fibrosas, aglomeradas por meio de substâncias intercelulares amorfas ou
intermediárias. A figura 1(Medina, 1959) ilustra, esquematicamente uma célula típica da fibra vegetal.
Figura 1- Típica célula de uma fibra vegetal (Medina, 1959).
O coco existe em todos os países tropicais, em inúmeras variedades. Na Índia, Indonésia e Ceilão (Sri
Lanka). A fibra de coco, também chamada de Coir, provém do coqueiro comum (cocos nucifera). É a única
fibra de fruta que é usada em quantidade digna de ser mencionada. Ela é obtida da casca que envolve o fruto.
A fibra do coco possui uma grande elasticidade e resistência ao desgaste, Ledo, 1964.
A malva cresce nas regiões de clima tropical e subtropical do mundo. Ela tem boa resistência e pode ser
utilizada como reforço.Seu uso principal se dá na produção de fios.
A juta é a segunda fibra têxtil mais cultivada no mundo, perdendo apenas para o algodão. Ela é cultivada
principalmente no Paquistão, na Índia e na China. No Brasil, esta fibra é encontrada nos estados da região
sul. Sua resistência e módulo de elasticidade são relativamente elevados, permitindo seu uso como reforço.
Sua principal utilização é na produção de sacos, barbantes, esteiras, papel de parede e produtos similares,
Ledo, 1964.
O curauá é uma planta monocotiledônea, herbácea da família das bromeliáceas (mesma do abacaxi), do
gênero Ananas e espécie Ananas erectifolius; cuja folhas dão uma fibra têxtil de natureza ligno-celulósica.
Existem duas espécies de curauá, uma de folha roxo-avermelhada, que se desenvolve mais e outra de folha
verde-claro, denominada de curauá branco, Ledo, 1964
Materiais e Métodos
As fibras de coco maduro, coco verde, híbrido juta + malva e de curauá forma ensaiadas em ensaio de
tração uniaxial para obtenção de características mecânica das mesmas. Os ensaios foram realizados em uma
máquina de ensaio de fibra marca Regmed, tipo: RE-A30, com capacidade de carga máxima de 30 kgf e
precisão de 0,2 Kgf, alongamento máximo de 90mm e precisão de 0,5mm e distância entre garras de 90 mm.
As fibras a serem ensaiadas tinham um comprimento de 140mm, sendo que a parte que ficou presa à garra da
máquina foi envolvida com papel para evitar o rompimento da fibra na garra durante o ensaio. Foram
ensaiadas 10 amostras de cada tipo de fibra. Tendo sido obtido como resposta a carga e o alongamento
máximo para cada uma.
A Figura 2 ilustra as fibras de coco obtido á partir do coco maduro (a) e do coco verde (b), fibras de
curauá (c) e fibras de juta (d) que foram utilizadas no desenvolvimento deste trabalho.
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 2 - Fibras de coco maduro (a) e do coco verde (b), fibras de curauá (c) e fibras de juta (d).
Resultados e Discussões
Os resultados, médios e de desvio padrão, obtidos no ensaio de tração uniaxial encontram-se listados na
Tab. 1 para as fibras de coco maduro, coco verde, híbrido juta + malva e de curauá.
Tabela 1 – Propriedades mecânicas obtidas no ensaio de tração uniaxial.
Propriedades Mecânicas
Carga Máxima
Alongamento Máximo
Módulo de Elasticidade
(kg)
(mm)
(GPa)
Coco Maduro
0,80 ± 0,27
9,87 ± 2,95
2,8 ± 0,26
Coco Verde
0,95 ± 0,07
25,5 ± 2,82
2,0 ± 0,28
Híbrido (juta + Malva)
5,85 ± 0,85
2,75 ± 0,50
26,2 ± 3,21
Curauá
13,93 ± 9,75
24,66 ± 14,50
31,2 ± 4,31
Tipo de Fibras
Os dados da Tab. 1 indicam que a fibra de curauá resiste a maior carga de fratura comparada com as
demais fibras. Além da maior resistência ao carregamento a fibra de curauá apresentou maior alongamento
juntamente com a fibra de coco verde. A fibra de coco maduro apresentou menor resistência ao
carregamento. A fibra híbrida (juta + malva) apresentou o segundo melhor comportamento de resistência a
carga máxima.
Considerações Finais
A necessidade de se continuar os estudos com a fibras naturais é de grande importância pois se trata de
produtos biodegradáveis.
Os resultados preliminares apresentados neste trabalho permite apresentar tão somente alguma
propriedades mecânicas obtidas no ensaio de tração uniaxial. Ressaltando com isso que a fibra de curauá
apresentou a maior carga de fratura comparada com as demais fibras e também apresentou maior
alongamento juntamente com a fibra de coco verde, sendo que a fibra de coco verde apresentou menor
resistência ao carregamento.
Referências Bibliográficas
Gomes, Alexandre Manoel do Carmo & Freitas, Rodney Figueiredo. Avaliação da Tenacidade de Materiais
Compósitos: Um caso particular de matriz Epóxi, reforçada por fibras naturais. Trabalho de conclusão
de Curso. UFPA, Mar-2000.
Ledo, Ivaldo Apoliano de Mesquita. O cultivo do Curauá no Lago Grande da França. Belém-PA, Banco de
Crédito da Amazônia S/A, 1964.
Medina, Júlio César.Plantas Fibrosas da Flora Mundial.Campinas-SP, Instituto Agronômico de
Campinas,1959.
Rodrigues, Jean da Silva & Seabra, Paulo Reis Moura. Avaliação do Comportamento em Flexão de
Materiais Compósitos: Um caso particular de matriz Epóxi reforçada por fibras naturais.Trabalho de
conclusão de curso. UFPA, Março-2000.