ESTUDIO COMPARATIVO DE LA RESISTENCIA MECANICA Y PROPIEDADES FISICAS DE LA MADERA DE LAS CUATRO ESPECIES DEL GENERO Pinus MÁS COMERCIALIZADAS EN COLOMBIA OSCAR IVÁN GARAVITO QUESADA MARCO ANTONIO CARDOZO RODRIGUEZ UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
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ESTUDIO COMPARATIVO DE LA RESISTENCIA MECANICA Y PROPIEDADES FISICAS DE LA MADERA DE LAS CUATRO ESPECIES DEL GENERO Pinus MÁS COMERCIALIZADAS EN COLOMBIA
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ESTUDIO COMPARATIVO DE LA RESISTENCIA MECANICA Y PROPIEDADES
FISICAS DE LA MADERA DE LAS CUATRO ESPECIES DEL GENERO Pinus
MÁS COMERCIALIZADAS EN COLOMBIA
OSCAR IVÁN GARAVITO QUESADA
MARCO ANTONIO CARDOZO RODRIGUEZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERIA FORESTAL
BOGOTÁ D.C.
2010
ESTUDIO COMPARATIVO DE LA RESISTENCIA MECANICA Y PROPIEDADES
FISICAS DE LA MADERA DE LAS CUATRO ESPECIES DEL GENERO Pinus
MÁS COMERCIALIZADAS EN COLOMBIA
OSCAR IVÁN GARAVITO QUESADA 20032010023
MARCO ANTONIO CARDOZO RODRIGUEZ 20031010013
PROYECTO DE AUXILIARES DE INVESTIGACIÒN PRESENTADO COMO
REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO FORESTAL
Director:
Cesar Polanco
Ingeniero Forestal
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERIA FORESTAL
BOGOTÁ D.C.
2010
Estudio Comparativo de la Resistencia Mecánica y Propiedades Físicas de la Madera de las
Cuatro Especies del Genero Pinus más Comercializadas en Colombia
Tabla de Contenido
INTRODUCCIÓN..................................................................................................................11. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.......................................................................2
1.1 Descripción del Problema....................................................................................2
1.2 Formulación del Problema...................................................................................3
3. HIPÓTESIS Y VARIABLES........................................................................................43.1 Hipótesis..................................................................................................................4
4. JUSTIFICACIÓN..........................................................................................................65. MARCO TEÓRICO......................................................................................................7
6. METODOLOGÍA.........................................................................................................186.1 Obtención de las probetas.................................................................................18
6.4 Comparación de la resistencia mecánica y propiedades físico-mecánicas
de la madera de las cuatro especies más comercializadas en Colombia del
genero pinus....................................................................................................................22
6.5 Determinación del uso más apropiado para la madera de pinus patula,
pinus oocarpa, pinus caribaea y pinus radiata..........................................................22
7. RESULTADOS DE PROPIEDADES FÍSICAS......................................................238. RESULTADOS DE PROPIEDADES MECÁNICAS..............................................259. ANÁLISIS DE RESULTADOS..................................................................................26
9.1 Resultados de propiedades físicas...................................................................26
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Cuatro Especies del Genero Pinus más Comercializadas en Colombia
9.2 Resultados de los módulos de las pruebas.....................................................27
9.4.1 Factores de corrección................................................................................409.4.2 Rangos de comparación.............................................................................419.4.3 Usos encontrados........................................................................................419.4.4 Especies con propiedades mecánicas similares las del presente estudio..........................................................................................................................45
9.5 Análisis estadístico comparativo entre especies............................................48
CompresionResistencia en el límite proporcional (RLP)
Resistencia unitaria máxima (RUM)
Kg/cm2
Kg/cm2
DurezaResistencia en los extremos
Resistencia lateral
Kg/cm2
Kg/cm2
Impacto Resistencia máxima Kg/m/cm2 Kg/cm2
Fuente. Medina & Cifuentes 2005
4. JUSTIFICACIÓN
Es evidente que uno de los géneros de mayor importancia económica para la
industria maderera en Colombia es el Pinus, por muchos años ha sido la madera
más popular para la elaboración de innumerables productos; lo que no es claro
tanto para reforestadores como para comerciantes y usuarios es cuál de las
especies más comunes de Pino es la más adecuada para la elaboración de cada
producto.
Es así como, este estudio surge de la necesidad de conocer y comprender los
valores de resistencia mecánica y propiedades físicas de la madera de las cuatro
6
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Cuatro Especies del Genero Pinus más Comercializadas en Colombia
especies del género Pinus más plantadas y comercializadas en Colombia, a partir
de lo cual se podrán establecer los usos que mayor valor agregado le impriman a
cada producto.
Además, el mercado de pino en Colombia está siendo inundando con madera de
Pinus radiata importada desde Chile a bajo costo, que se comercializa a menor
precio que la madera local, afectando el mercado interno, para contrarrestar esta
situación, es necesaria una evidencia científica que justifique el mayor valor de la
madera colombiana dado sus mejores características estructurales. Por tanto los
resultados de este estudio pueden ser utilizados como una estrategia de ventas
con rigor científico para las empresas colombianas entre ellas REFORESTADORA
DE LA COSTA S.A.
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5. MARCO TEÓRICO
5.1 Antecedentes
Vega Castellón. (1985) realizo un estudio de Esfuerzo de vigas en I con flancos de
Pinus oocarpa, esta investigación fue realizada con el fin utilizar vigas compuestas
como elementos de tipo estructural para la construcción. La resistencia presentada
por estas vigas no fue la esperada debido a la mala calidad de la madera de Pinus
oocarpa pero entre los límites aceptables para la construcción. Según las norma
establecidas por el PADT – REFORT, estas vigas no cumplen con las condiciones
para ser utilizadas en construcciones pesadas, pero si son ideales para
construcciones livianas donde actúen en conjunto con otros elementos1.
Montoya A. (1991) evaluó la resistencia a la flexión de postes de Pinus patula
como una alternativa en la utilización de postes para la conducción de redes de
energía eléctrica y telefónica, lo que se encontró en ese estudio es que el esfuerzo
admisible es similar a otros pinos, pero inferior a otras especies como la teca2
Según Henao G. & Uribe I. (1992) en su estudio Propiedades físicas-mecánicas y
trabajabilidad de la madera juvenil de Pinus patula, la madera juvenil de Pinus
patula es menos densa, menos resistente y con mayor inestabilidad dimensional
que la madera madura de esta especie por lo que no cumple con los requisitos
para madera estructural3
En el estudio llamado Propiedades físico-mecánicas, secado y trabajabilidad del
Pinus oocarpa para dos edades, realizado por Marín & Osorno (1997) se
encontraron bajos resultados en cuanto a las densidades y diferentes resistencias,
1 VEGA CASTELLON, 19852 MONTOYA, 1991.3 HENAO G. & URIBE I. 1992. Propiedades físicas-mecánicas y trabajabilidad de la madera juvenil de Pinus patula
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aunque presento buena trabajabilidad para las dos edades, en especial en
moldurado. Los resultados del estudio se presentan en las tablas siguientes4:
Fuente Marín & Osorno 1997
4 MARIN & OSORNO, 1997. Propiedades físico-mecánicas, secado y trabajabilidad del Pinus oocarpa para dos edades
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En el año 2000, se desarrollo una investigación para determinar las propiedades
físicas y mecánicas a la especie Pinus patula, a diferentes contenidos de
humedad, aplicando tres tratamientos de inmunizado y tres métodos de secado.
La procedencia de este pino fue Yucul, Nicaragua los valores que se obtuvieron en
las propiedades físicas clasifican a la madera como medianamente pesadas, de
contracción moderada y estabilidad desfavorable. “Para construcción se clasifico
en la clase C donde se encuentran las maderas de menor resistencia y como
madera de uso no estructural se considero medianamente dura, con una
durabilidad no muy alta…” (Salazar & Roldan, 2000).
El Estudio5 del 2003 realizado por Márquez G. & Pando Caracterización del
comportamiento en flexión de vigas laminadas con pino Caribe (Pinus caribaea),
caracteriza el comportamiento en flexión de vigas prismáticas construidas con esta
madera encontrando parámetros elásticos y comparándolos con la madera
aserrada (maciza). El resultado final de éste estudio consiste en determinar
parámetros de diseño estructural como módulo de elasticidad longitudinal,
esfuerzo en el límite proporcional, presión de prensado, acabado de las
superficies; La densidad básica del pinus caribaea (Db=0.54gr/cm3) y por tanto sus
propiedades mecánicas, se encuentran en el límite superior del grupo C según la
norma NSR-98, Esto le confiere parámetros de diseño muy superiores a los de
otras maderas como la del Pinus radiata utilizada para el mismo fin (Db=0.39
gr/cm3) o la del Pinus patula densidades comparadas en el grafico 1.
5 MARQUEZ G. & PANDO M., 2003. Caracterización del comportamiento en flexión de vigas laminadas con pino caribe (pinus caribaea)
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Gráfico 1. Comparación de las densidades básicas de tres géneros de Pinus
diferente. Fuente Marquez & Pando, 2003
El Estudio de las Propiedades Físicas y Mecánicas de la Especie Pinus oocarpa
proveniente de Aclareos en la Plantación “Emilio Menotti Sposito” de 35 Años de
Edad con Fines Protectores, en Mérida (Venezuela), mostro en los resultados
obtenidos en las propiedades físico-mecánicas se observa que los mismos son
prometedores para ciertos usos tales como: embalajes, artesanías, chapas,
chapillas, ebanistería, machihembrado, entre otros, a pesar de ser un estudio
exploratorio (Ramirez & Garay, 2004).
En el año 2005 Grisales H. realizo un Ensayo para la REFORESTADORA DE LA
COSTA S.A. de Propiedades Físico Mecánicas del pino Caribe (Pinus caribaea)
en el Laboratorio de Tecnología de Maderas Universidad Distrital, en que se
establecieron las Propiedades Físico Mecánicas, de secado, durabilidad natural,
Preservación, trabajabilidad y usos actuales.
En el 2007 se hizo una determinación de las características Físicas de la madera
de pino Procedente de raleos en el noreste de España, donde se estudió la
densidad, contracción, higroscopicidad y punto de saturación de la pared celular
en la madera de ejemplares jóvenes de tres especies importantes en la producción
maderera española entre ellas el Pinus radiata; En el caso de Pinus radiata la
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madera analizada es bastante más ligera y estable que la madera procedente de
pies adultos, aunque es más higroscópica y presenta mayor contracción
longitudinal que la madera de madurez (Muñoz & Diaz, 2007).
En un artículo6 publicado en el 2005 se evaluó las propiedades de la madera de
pinus radiata juveniles creciendo en presencia y ausencia de vegetación
competidora de sotobosque en un sitio de tierras secas esto con mediciones
mensuales durante un periodo de 2 años encontrando que la presencia de las
malas hierbas aumentó significativamente la densidad de la madera (11%),
espesor de pared (6%) y el módulo de elasticidad (MOESS, 93%), y el ángulo de
las microfibrillas fue reducido significativamente (AMF, -21%) y el diámetro radial (-
8%).
En otro artículo7 publicado en el 2007 por Benjamin Wielinga, Robert Waterworth y
Cris Brack se evaluó los efectos del riego y fertilizantes en la densidad de la
madera a distintas alturas para Pinus radiata Este estudio examinó el efecto
combinado de 19 años de la fertilización nitrogenada y riego en la densidad
básica a lo largo de los tallos de Pinus radiata los arboles muestreados provenían
de 2 tratamientos uno C de control y el otro IL irrigado y liquido con fertilizante
Encontrando que aunque la densidad básica disminuía con la altura para ambos
casos la tasa relativa de la disminución fue diferente entre los tratamientos. La
densidad de los árboles C disminuyo de manera constante con la altura de los
árboles, mientras que IL celebró una densidad relativamente constante alrededor
de la mitad de su altura total.
Al hacer una revisión y análisis de algunos trabajos realizados anteriormente de
las propiedades físicas y mecánicas de diferentes pinos, es claro que existen
6 WATT MICHAEL Y DOWNES GEOFFREY, 2005. Wood properties of juvenile Pinus radiata growing in the presenceand absence of competing understorey vegetation at a dryland site, Springer-Verlag, Trees (2005) 19: 580–586
77 WIELINGA BENJAMIN, WATERWORTH ROBERT Y BRACK CRIS BRACK, 2007, Fertiliser and irrigation effects on
wood density at various heights for Pinus radiata Springer-Verlag Eur J Forest Res (2008) 127:63–70
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diferencias en estas, las cuales podrían hacer que alguno de estos sea más apto
que otro para diversos usos, pero además se comprueba que incluso para la
misma especie existe una diferencia en sus propiedades físico-mecánicas3; estas
diferencias pueden estar dadas por la procedencia de la madera, al estar sometida
a diferentes condiciones ambientales8, competencia6, o incluso el manejo que se le
da a la plantación como el caso de las fertilizaciones7 o tal vez al estado de
madures de la misma especie4, donde la madera juvenil presenta características
muy inferiores a la madera de individuos adultos en cualquier caso establecer
estas propiedades tanto físicas como mecánicas de una manera comparativa
desde el punto de vista de especies pertenecientes a un mismo género se vuelve
un imperativo.
5.2 Marco conceptual
5.2.1 Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas de la madera son las que determinan la capacidad
que tiene este material para resistir fuerzas externas. El comportamiento mecánico
de la madera depende no solo de su misma composición y estructura, sino de su
contenido de humedad y del tipo de fuerza(s) o carga(s) aplicada(s). Considerando
las propiedades de la madera, hay que tomar en cuenta esta heterogeneidad, lo
que trae como consecuencia fluctuaciones de las propiedades mecánicas. Los
factores de mayor influencia en las propiedades mecánicas son: peso especifico,
contenido de humedad, dirección de las fibras y nudos (Lastra, 1987).
Las características estudiadas en las propiedades mecánicas de la madera son las
siguientes:
8 CARLQUIST, 2001
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5.2.2 Propiedades elásticas
Elasticidad: Es la propiedad que permite a un cuerpo recuperar sus dimensiones
originales cuando cesa la carga que las modificó. El comportamiento elástico va
hasta cierto límite de carga, por encima del cual, a más carga, el cuerpo se rompe
o, al suprimirla, se producen deformaciones permanentes. Este límite donde
termina el comportamiento elástico y comienza el plástico se denomina Limite de
Elasticidad o Limite Proporcional o Limite Elástico (Guevara, 2001).
La elasticidad se mide por el valor del Módulo de elasticidad (E). En la mayoría de
los casos este valor E es ficticio, porque el material no puede soportar esta
tensión, sino que se rompe con anterioridad. La madera por ejemplo tiene valores
de E. entre 80.000 y 200.000 Kg/cm2. Ninguna madera puede resistir esta tensión,
sino que rompe-por debajo de 2000 kg/cm2 de tensión9.
MOE= (pl3) / (4ybh3)
Donde:
p: carga constante que produce la deformación constante
l: luz o distancia entre apoyos
y: deformación constante producida por p
b, h: ancho y alto de la probeta
5.2.3 Resistencia
La propiedad que tiene la madera de oponerse a la falla por efecto de las fuerzas
aplicadas sobre ella se conoce como resistencia9. 9 LASTRA, 1987
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Una fuerza o sistema de fuerzas actuando sobre un cuerpo, ya sea externamente
o internamente como fuerzas resistentes, es conocido como un esfuerzo. En la
madera existen varios esfuerzos según las fuerzas que actúan: (Lastra, 1987)
Tracción o tensión: Es el resultado de aplicar una o dos fuerzas que tratan de
alargar o estirar la madera. Se puede presentar también, como en el caso de la
compresión, paralela o perpendicular a las fibras o grano10 (Albornoz H. &
Toloza , 2003).
Compresión: Es el esfuerzo que se origina o que se produce cuando una o
varias fuerzas tratan de comprimir o aplastar un cuerpo o elemento estructural.
Para el caso de la madera, la compresión puede ser paralela a la dirección del
las fibras o grano, o puede ser perpendicular a dicha dirección. (Traviesas) La
resistencia al esfuerzo se da en kg/cm2. La perpendicular puede ser tangencial
o radia (ibid)
Flexión: es un esfuerzo denominado secundario, resultante de la combinación
de un esfuerzo de compresión en la cara que recibe la carga y de tracción en la
cara opuesta. El cambio de compresión a tracción se produce en un plano
neutro en el cual se produce un esfuerzo de corte o cizallamiento (Guevara,
2001)
Dureza: Es la resistencia que opone la madera a la penetración de un objeto.
Esta dureza puede ser lateral (dureza en las caras radial o tangencial) o
longitudinal (en las caras transversales).
Hendimiento o clivaje: Es la resistencia que opone la madera a ser rajada, al
aplicarle dos fuerzas de sentido contrario que tratan de partir o rajar la madera
10 ALBORNOZ H. & TOLOZA A, 2003.
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en dos partes. (Lastra). Las maderas con grano entrecruzado presentan buena
resistencia al clivaje (Guevara, 2001).
5.2.4 Propiedades físicas
Las propiedades físicas de la madera son aquellas que determinan su
comportamiento frente a los distintos factores que intervienen en el medio natural,
sin producir ninguna modificación mecánica o química. Estas propiedades
engloban a las que determinan su comportamiento (Albornoz & Toloza, 2003):
con el agua (contenido de humedad, sorción, hinchazón, merma)
a la gravedad (peso específico, densidad, porosidad)
a la penetración de los gases y fluidos (permeabilidad)
De todas ellas nos centramos en las más importantes y principales.
5.2.4.1 Contenido de humedad de la madera
El contenido de humedad de la madera, “h”, se define como la masa de agua
contenida en la madera expresada como porcentaje de la masa anhidra.
h = (Ph - P0) x 100 / P0
Siendo: Ph = peso húmedo de la probeta. P0 = peso anhidro de la probeta,
obtenido por desecación en estufa a una temperatura de 103 ± 2 ºC. En la fórmula
se observa que el numerador representa la masa de agua que tiene la madera
(IBID).
5.2.4.2 Hinchazón y contracción de la madera
La variación del contenido de humedad produce en la madera una variación de
sus dimensiones. Cuando aumenta dicho contenido se hincha, mientras que
cuando disminuye se contrae o merma. Estos movimientos sólo tienen lugar
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cuando su contenido de humedad se encuentra por debajo del punto de saturación
de las fibras (aproximadamente cuando tienen una humedad del 30%), a partir del
30% sólo se produce un aumento de peso y su volumen permanece prácticamente
constante.
La expansión se calcula por la expresión:
E (%) = ((Dv – Ds)/ Ds) x 100
Donde: E = Expansión o hinchamiento
Dv = Dimensión de la madera verde.
Ds = Dimensión de la madera seca.
Debido a su anisotropía, las variaciones dimensionales no serán las mismas en las
direcciones axial, radial y tangencial. Estas contracciones o mermas modifican
también como es natural su volumen. Para evaluarlas se han definido los
coeficientes de contracción: contracción volumétrica total, contracción tangencial y
contracción radial.
La diferencia entre la contracción radial y la tangencial es la causa por la que se
deforman las maderas durante el proceso de secado; por esa razón, en
ebanistería se emplean maderas cuyas contracciones radiales y tangenciales son
muy parecidas, siendo más apreciada la madera cuanto menor es la diferencia
entre ambas. Según sus coeficientes la madera se clasifica como: muy nerviosa,
nerviosa, moderadamente nerviosa y poco nerviosa (IBID)
5.2.4.3 Densidad
La densidad de la madera se define como la relación entre su masa y su volumen,
y es necesario referirla a un determinado contenido de humedad, generalmente el
12 %. La densidad de las maderas es muy variables, de forma particular las
coníferas más utilizadas en la construcción tienen una densidad comprendida
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entre 400 y 550 kg/m3 y las frondosas entre 600 y 700 kg/m3. Según su densidad
se pueden clasificar en: muy ligera, ligera, semipesada, pesada, muy pesada
(Albornoz & Toloza, 2003).
5.2.4.4 Dureza
Se define como la resistencia que opone la madera a la penetración de cuerpos
extraños como ciertas herramientas, clavos, tornillos, etc. La dureza está
relacionada con la densidad y tiene una marcada importancia en su relación con la
dificultad de su trabajo ya sea realizado manual o mecánicamente. Las maderas
se clasifican como: blandas, semiduras y duras (IBID).
6. METODOLOGÍA
6.1 Obtención de las probetas
Las muestras de madera fueron proporcionadas por REFORESTADORA DE LA
COSTA S.A., la madera de cada especie fue colectada en lugares diferentes así:
la madera para obtener las probetas de Pinus patula y Pinus oocarpa, se obtuvo
en el proyecto “Lisbrán” ubicado en el predio San José de Lisbrán en el municipio
de Santa Rosa de Cabal, departamento de Risaralda; las muestras de madera la
especie Pinus caribaea fueron obtenidas del proyecto Villanueva, en el municipio
de Villanueva, Casanare; las muestras de Pinus radiata fueron traídas desde chile
por la empresa ARAUCO. Toda la madera utilizada fue secada en cámara, de
acuerdo a los procesos de la Compañía, a un CH del 12% aproximadamente.
La recepción de la madera se realizó en el Laboratorio de Tecnología de Maderas
José Anatolio Lastra Rivera (figura 1.), perteneciente a la Universidad Distrital
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Francisco José de Caldas; allí se procedió a realizar el corte y dimensionado para
obtener las probetas (figura 2.) necesarias para la realización de las pruebas.
Figura 1. Madera recibida para realización de pruebas físico-mecánicas
Figura 2. Pobretería obtenida para realización de pruebas físico-mecánicas
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En la Tabla 2, se muestra un resumen de las características requeridas por la
Norma Panamericana COPANT y el número requerido según las características
que muestra la madera de las especies recolectadas. Sin embargo, previendo
posibles deterioros y pérdidas en las probetas se obtuvo un adicional a la cantidad
total de probetas requeridas para las pruebas.
Tabla 2. Características de las probetas para pruebas físico-mecánicas según la
Norma COPANT
ENSAYO NORMADIMENSIONES
(CM)
NO DE
PROBETAS
Densidad y
contracciones
COPANT 460-
461-4623 x 3 x 10 50
Flexión estáticaCOPANT 555
ASTM
2.5 x 2.5 x 10
2.5 x 2.5 x 4130*2
Compresión paralela COPANT 464 2.5 x 2.5 x 10 30
Compresión
perpendicular*COPANT 466 5 x 5 x 15 30*2
Cizallamiento COPANT 463 5 x 5 x 6.5 30*2
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paralelo
Dureza* COPANT 465 5 x 5 x 15 30*2
Tenacidad COPANT 556 2 x 2 x 30 30*2
Extracción de
clavos*Copan 744 5 x 5 x 15 30*2
Fuente: (Castro Garcia, 1992). Propiedades Físico-mecánicas de la Madera
*Se usaron las mismas probetas
6.2 Propiedades físicas
La determinación de las propiedades físicas se realizará de acuerdo a lo
establecido por las NORMAS COPANT, de esta manera se tomarán 50 probetas
para realizar las pruebas de contracción radial, contracción volumétrica,
contenido de humedad en el punto de saturación de las fibras y contenido de
humedad máximo.
6.3 Propiedades mecánicas
La determinación de las propiedades mecánicas se llevó a cabo en la máquina
Universal y el Péndulo del Laboratorio de Tecnología de Maderas José Anatolio
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Estudio Comparativo de la Resistencia Mecánica y Propiedades Físicas de la Madera de las
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Lastra Rivera de acuerdo a lo establecido por las NORMAS COPANT, el número
de probetas para cada ensayo se muestra en la Tabla 2.
6.4 Comparación de la resistencia mecánica y propiedades
físico-mecánicas de la madera de las cuatro especies más
comercializadas en Colombia del genero Pinus
A partir de los resultados obtenidos en las pruebas físico-mecánicas de las
especies estudiadas, se procederá a realizar una comparación de cada una de las
propiedades con ayuda de un modelo estadístico lineal que exponga las
similitudes y diferencias significativas entre las propiedades de estas maderas.
Para esto se implementará un DBCA para Propiedades Físicas y un DBCA para
Mecánicas y pruebas de comparación múltiple.
6.5 Determinación del uso más apropiado para la madera de
pinus patula, Pinus oocarpa, pinus caribaea y pinus radiata.
De acuerdo a los resultados arrojados por el modelo estadístico realizado a la
madera de Pinus patula, Pinus oocarpa, Pinus caribaea y Pinus radiata en este
mismo estudio y con apoyo de una revisión bibliográfica sobre las características
que debe tener la madera para los usos más comunes, se hará una
recomendación del uso de mayor valor agregado para cada una de estas
especies.
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Cuatro Especies del Genero Pinus más Comercializadas en Colombia
7. RESULTADOS DE PROPIEDADES FÍSICAS
Los resultados de las pruebas físicas para las cuatro especies de Pinus se
muestran en la Tabla 3, como se observa, se presentan todos los valores que
definen el comportamiento de estas maderas ante los cambios de humedad.
Tabla 3. Comparación de las propiedades físicas de la madera de los cuatro Pinos
más comercializados en Colombia.
Pinus
caribaea
Pinus
radiata
Pinus
patula
Pinus
oocarpa
Do (gr/cm3) 0,47 0,44 0,41 0,44
Db (gr/cm3) 0,43 0,40 0,37 0,40
Dv (gr/cm3) 1,05 0,88 1,10 1,00
CH libre (%) 125,31 96,98 173,20 127,95
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Cuatro Especies del Genero Pinus más Comercializadas en Colombia
CH total (%) 144,80 118,42 196,94 151,74
CH psf (%) 19,49 21,44 23,74 23,79
Ctn (%) 3,88 3,20 4,18 4,12
Crn (%) 2,91 2,25 1,84 2,74
Cln (%) 0,25 0,18 0,14 0,20
Ctt (%) 4,67 4,80 6,03 5,84
Crt (%) 3,31 3,71 2,73 3,51
Clt (%) 0,58 0,30 0,25 0,32
Ced (%) 1,41 1,29 2,21 1,66
CVT (%) 8,56 8,81 9,01 9,67
HVT (%) 9,12 9,42 9,68 10,42
Do: Densidad anhidraDb: Densidad básicaDv: Densidad verdeCH libre (%): Contenido de humedad libreCH total (%): Contenido de humedad totalCH psf (%): Contenido de humedad en el punto de saturación de las fibrasCtn: Contracción tangencial normalCrn: Contracción radial normalCln: Contracción longitudinal normalCtt: Contracción tangencial totalCrt: Contracción radial totalClt: Contracción longitudinal totalCed: Coeficiente de estabilidad dimensionalCVT: Contracción volumétrica totalHVT: Hinchazón volumétrica total
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Comercializadas en Colombia
8. RESULTADOS DE PROPIEDADES MECÁNICAS
Tabla 4. Comparación de las propiedades mecánicas de la madera de los cuatro Pinos más comercializados en Colombia.
Flexión estática radialFlexión estática
tangencialCompresión paralela
Compresión perpendicu-
-lar Rd
Compresión perpendicu-
lar Tg
Cizallam.
Dureza Impacto
ELP EM MOE ELP EM MOE RUM MOE RLP RLP RUM RLP RUM Tg Trv Rd Tg Rd TgPinus caribaea
415,20
736,32
71050,96
387,77
751,14
67775,54
326,80
24433,25
244,53
65,71
95,7168,7
198,90 74,72
149,48
133,67
215,41
0,22
0,29
Pinus radiata
386,71
676,42
80700,28
387,27
665,14
83099,14
326,70
21571,75
256,72
60,23
103,08
56,69
90,46 75,07207,4
0145,5
4161,6
70,32
0,30
Pinus patula
274,22
509,83
62558,97
307,60
534,22
65025,19
244,42
21697,78
171,29
47,91
82,3150,0
680,86 69,74
111.29
83.85123,8
60,18
0,15
Pinus oocarpa
345,74
566,17
64030,63
381,14
667,80
76005,82
314,89
26592,64
257,75
50,09
80,1478,5
3106,8
580,37
140,80
111,61
129,46
0,18
0,17
ELP: Esfuerzo unitário en el límite de proporcionalidad (Kgf/cm2)EM: Esfuerzo unitário máximo (Kgf/cm2)MOE: Modulo de elasticidad (Kgf/cm)RUM: Resistencia unitária máxima (Kgf/cm2)RLP: Resistencia unitária en el limite proporcional (Kgf/cm2)Trv: Plano transversalTg: Plano tangencialRd: Plano radial
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Cuatro Especies del Genero Pinus más Comercializadas en Colombia
9. ANÁLISIS DE RESULTADOS
9.1 Propiedades físicas
Como se observa en la Tabla resumen número 3, la especie Pinus caribaea
presenta los valores más bajos de contracción e hinchazón volumétrica total, lo
cual indica un buen comportamiento ante los cambios de humedad relativa del
ambiente, lo que favorece el secado en cámara, disminuyendo las perdidas por
defectos.
En este sentido, el Pinus radiata ocupa el segundo puesto en cuanto a menor
contracción e hinchazón volumétrica total; luego siguen el Pinus patula y Pinus
oocarpa.
El contenido de humedad en el punto de saturación de las fibras sigue el mismo
orden, es decir el más bajo es para Pinus caribaea y el más alto para Pinus
oocarpa. Esto demuestra que el Pinus caribaea es más estable dimensionalmente
que las otras especies objeto de estudio, esta característica indica que las
contracciones e hinchazones son menores, lo cual es favorable ya que esta
madera tendrá menores rangos de variación dimensional cuando se vea afectada
por cambios de humedad.
Al contrario, la especie que presenta los mayores valores de contracción e
hinchazón volumétrica total es el Pinus oocarpa, así como el valor más alto para
contenido de humedad en el punto de saturación de fibras; estos valores
demuestran que la madera de esta especie no es estable dimensionalmente y por
tanto es necesario realizar un cuidadoso manejo del secado y de las holguras.
La especie Pinus patula fue la que presentó mayor variación en los valores de
densidad anhidra versus densidad verde, esto explica que esta madera es capaz
de absorber y evaporar agua fácilmente, esta característica la hace muy
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Cuatro Especies del Genero Pinus más Comercializadas en Colombia
vulnerable a presentar defectos por secado, situación que se debe atender en el
proceso de secado.
9.2 Módulos de las pruebas
La Tabla 4, presenta una comparación de los resultados obtenidos en las pruebas
mecánicas para cada especie estudiada; a continuación se realiza un análisis
gráfico de cada una de las pruebas.
9.2.1 Flexión estática radial
9.2.1.1 Esfuerzo unitario en el límite de la proporcionalidad (ELP) y
Esfuerzo máximo (EM)
Los resultados obtenidos para estos índices se muestran en el Grafico 1. El ELP
para esta prueba está entre 415.20 Kgf/cm2 representado por el P. caribaea,
seguido por el P. radiata, P. oocarpa y P. patula, con un ELP de 386.71 Kgf/cm2,
345.74 Kgf/cm2 y 274.22 Kgf/cm2 respectivamente. Para el EM el P. Caribe se
presenta el mayor índice con 736.32 Kgf/cm2, seguido por el P radiata con 676.42
Kgf/cm2, P oocarpa con 566.17 Kgf/cm2 y P. patula con 509.83 Kgf/cm2 como el de
menor valor.
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