Maderas Laboratorio de Maderas

Alumno: Francisco Muñoz

Número: 67547/6

Laboratorio de Maderas

Es el material de origen orgánico vegetal de consistencia más o menos dura, compacta y fibrosa que se obtiene a partir de los árboles.

El árbol inmediatamente después de ser cortado, presenta un elevado contenido de agua que deberá eliminar en forma gradual y parcial durante un proceso denominado secado. Para acelerar dicho proceso se realizan cortes que posibilitan una rápida eliminación del agua; una vez que el rollizo (tronco) presenta un estado de equilibrio con el ambiente y que para nuestro medio corresponde a una humedad del 12% al 15% se procede al aserrado definitivo, para obtener piezas de sección rectangular y de diferentes dimensiones.

La madera está constituida por un conjunto de fibras de forma tubular cuya dirección es preferentemente vertical, lo que la hace un material anisotrópico. Por sus características constitutivas la madera absorbe y entrega humedad del medio, variando sus las propiedades. Las características físicas y mecánicas de las maderas varían además con otros factores, con la especie, clima, etc. Al ser un producto natural presenta defectos provocados por alteraciones de crecimiento y por organismos xilófagos (Hongos, insectos).

1) Ensayo de determinación de humedad

Dicho ensayo es de suma importancia dado que el contenido de humedad afecta a las propiedades físicas y mecánicas de la madera.

Es realizado por el método de secado en estufa.

Procedimiento:

Se pesan muestras cubicas de 20 mm de aristas, con una precisión de 0,01gr (G) y se colocan en la estufa. Se aplica un calentamiento gradual hasta alcanzar los 103°C dejando las probetas a esa temperatura no menos de 20Hs. Se retira la muestra de la estufa y se deja enfriar en un desecador; luego se pesa la muestra seca (G1). El procedimiento se repite hasta lograr la constancia de peso, dicha constancia se comprueba repitiendo las pesadas cada 6Hs hasta cumplir esa condición.

El contenido de humedad (H) de la probeta se calcula mediante la siguiente fórmula:  

[pic 1]

2) Ensayo de determinación densidad aparente.

El peso específico aparente es un dato de gran importancia en el estudio de la madera y, en este caso, será determinado por el método volumétrico.

El peso y el volumen de la madera varían según los distintos contenidos de humedad del material de lo que se desprende que también varía el peso específico. Por lo tanto, para comparar los distintos ensayos es necesario acotar el contenido de humedad. Para esto debemos llevar las probetas al estado anhídrido (0% de humedad).

Como muestra de ensayo utilizaremos probetas cubicas de 20 mm de arista que se colocan en una estufa a una temperatura de 100 ± 3°C; hasta que dos pesadas consecutivas den constancia de peso. Se sacan de la estufa y se colocan en un desecador para aislarla del ambiente húmedo. Una vez enfriadas las probetas se pesan (G).

Maderas duras

Para medir el volumen se utiliza en volumenómetro de Breuill, se compone de un depósito cilíndrico de acero con un cierre roscado en la parte superior, en el centro se halla un tubo vertical de vidrio. El depósito va provisto en su parte lateral de un cilindro horizontal, en el que puede moverse libremente un émbolo mediante la acción de un tornillo micrométrico.

Para determinar dicho volumen, se atornilla la tapa superior y se acciona el tornillo micrométrico que desplaza el émbolo haciendo que el mercurio ascienda por el tubo vertical de vidrio hasta un nivel prefijado; realizamos la lectura L1, leyendo la posición del émbolo en las divisiones del cilindro y del tornillo micrométrico.

Luego se baja el nivel de mercurio, y se introduce la probeta en el depósito. Se hace girar el tornillo micrométrico hasta que la columna de mercurio vuelva alcanzar el nivel prefijado y se efectúa la segunda lectura L2.

El volumen de la probeta se determina:

[pic 2]

Determinación del Volumen para maderas semi-duras y blandas

Se utiliza el volumenómetro por inmersión en mercurio que es un recipiente de vidrio, con una capacidad no menor de 100 cm3, y de un tornillo deslizante con aguja de acero.

Se coloca en el recipiente de vidrio de 100 cm3 a 150 cm3 de mercurio y se pesa al 0,01gr (G1). Luego se mantiene en esa posición el volumenómetro y se sumerge la probeta en el recipiente de vidrio, empujándola con la aguja. Se pesa al 0,01gr el conjunto del recipiente de vidrio con el mercurio y la probeta sumergida (G2).

Se determina la temperatura del mercurio y se fija la densidad del mercurio en gr/cm3 (Pm) en función de la temperatura.

El volumen de la probeta se determina:

[pic 3]

Calculo de la densidad aparente:

Conocido el volumen y el peso, se calcula la densidad aparente de la madera en estado seco.

[pic 4]

3) Ensayo de compresión paralela a las fibras.

Este ensayo es de gran importancia ya que habitualmente la madera trabaja bajo esta solicitación. En el ensayo se determinan las tensiones de proporcionalidad y de rotura; y el módulo de elasticidad. Para tal fin se necesitan los siguientes equipos:

_Maquina  de ensayo (AMSLER 50Tn, que dispone de dos platos de cargo donde uno de ellos está montado sobre una rotula).

_Equipo de medición de deformaciones (Extensómetro que permite apreciar la centésima de milímetro).

Para el ensayo se cortan probetas de 2” x 2” x 8” de forma tal que las caras deben ser planas, paralelas y normales al eje de la probeta, estas mismas deben estar exentas de defectos. Se adapta el extensómetro a la probeta, se coloca entre los platos de la maquina verificando el centrado, y se inicia la carga midiéndose las deformaciones correspondientes.

[pic 5]

Del cuadro anterior y en el límite de proporcionalidad se determina: la carga Pp y la deformación Δlp; por otro lado, la máquina de ensayo nos da la carga máxima Pmáx. Con dichos valores y el área se determinan:

Tensión de compresión axil en el límite de proporcionalidad:

[pic 6]

Tensión de rotura a compresión axil:

[pic 7]

Módulo de elasticidad:

[pic 8]

4) Ensayo de flexión estática.

El objetivo es determinar las tensiones en el límite de proporcionalidad, la carga máxima de rotura, el módulo de elasticidad y la cota de rigidez; para maderas en estado de flexión estática.

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