Ensayos de Laboratorio - Madera

DISEÑO EN ACERO Y MADERA

INTRODUCCIÓN

La madera posee una serie de propiedades características que hacen de ella un material peculiar. Su utilización es muy amplia. La madera posee ventajas, entre otras su docilid docilidad ad de labra, labra, escasa escasa densid densidad, ad, bellez belleza, a, calida calidad, d, resist resistenc encia ia mecáni mecánica ca y propiedad propiedades es térmicas térmicas y acústicas acústicas.. unque unque presenta presenta también también inconven inconveniente ientess como combustibilidad, inestabilidad volumétrica y putre!acción. "l valor numérico de una propiedad de cualquier prueba pude verse solamente como un resultado típico. un con el mejor equipo de prueba y las mejores técnicas de prueba, otra muestra aparentemente idéntica nos dará, #eneralmente, otros resultados. "ste ensayo describe detalladamente las propiedades de la madera, realizado se#ún el $e#lamento %acional de "di!icaciones &$%"', %orma " ()( en el artículo *+*%+"  -). -).)( )(/ / el cual cual nos nos dice dice que que el uso uso de la made madera ra se rela relaci cion ona a como como mate materi rial al estructural, poniendo én!asis en cuanto a sus propiedades !ísicas entre las cuales tenemos como las más importante la densidad, tenacidad dureza, !ra#ilidad, ductilidad, elasticidad, etc. Las cuales cuales son import important antes es para para usos usos estruc estructur turale aless consi consider derand ando o las ventaj ventajas as y desventajas de la madera al ser utilizadas teniendo en cuenta que en la actualidad la madera es un material cotizado y que necesite de un determinado análisis.

TRABAJO DE LABORATORIO

Página 1


OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

0eterm rmin inar ar las las prop propie ieda dade dess !ísi !ísica cass y mecá mecáni nica cass de la espe especi cie e  0ete maderable Pashac c!"#i$" madera madera a través de procedimientos de ensayo estandarizados.

OBJETIVOS ESPECI%ICOS onocer los equipos utilizados durante los ensayos respectivos 1abilitar las muestras de madera adecuadamente adecuadamente para cada ensayo $ealizar de manera minuciosa, cada ensayo en el laboratorio. *nterpretar los resultados obtenidos durante los ensayos.


Página &


OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

0eterm rmin inar ar las las prop propie ieda dade dess !ísi !ísica cass y mecá mecáni nica cass de la espe especi cie e  0ete maderable Pashac c!"#i$" madera madera a través de procedimientos de ensayo estandarizados.

OBJETIVOS ESPECI%ICOS onocer los equipos utilizados durante los ensayos respectivos 1abilitar las muestras de madera adecuadamente adecuadamente para cada ensayo $ealizar de manera minuciosa, cada ensayo en el laboratorio. *nterpretar los resultados obtenidos durante los ensayos.


Página &


MARCO TEÓRICO PAS'ACO PAS'ACO CURTIDOR( "s una especie ampliamente distribuida por toda la amazonia tropical, en olombia, 2erú, "cuador, 3enezuela y 4rasil. "s un árbol que alcanza los 5( metros de altura y ) metro de diámetro, con aletones que pueden alcanzar los metros de altura. Su corteza e6terna es de color pardo rojizo. Su corteza viva es de color crema rojiza o crema amarillenta, al corte e6uda una savia acuosa de color amarillenta o rojiza. Sus hojas son compuestas y alternas. 2resenta !lores de color crema amarillenta, dispuestos en manojos. Su !ruto es una le#umbre le7osa, plana, curvada, de -( a - centímetros de lon#itud, de color ne#ro cuando madura.

Uss( su madera se utiliza para la construcción de canoas y para carpintería en #eneral, no obstante, es de poca durabilidad


Página )


I*ag+n N, -1( 2ashaco urtidor &$ama, !lor y !ruto'.

1. M/TODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD 1.1. PROBETAS DE ENSAYO. "stán constituidas por prisma rectos de )(cm de lon#itud y 868cm de sección transversal, obtenidas a partir de madera de la especie 2ashaco urtidor.


Página 0


I*ag+n N, -&( 2robetas de la especie maderable 2ashaco urtidor &8686)( cm'. 9uente: 9oto#ra!ía propia.

1.&. ;

MATERIALES 'ERRAMIENTAS Y E2UIPOS. 4alanza di#ital con precisión de (.) #.

I*ag+n N, -)( 4alanza di#ital con precisión de (.) #.

;

3ernier


Página 3


I*ag+n N, -0( 3ernier.

;

2robeta #raduada de ) (((ml de capacidad.

I*ag+n N, -3( 2robeta #raduada de ) (((ml de capacidad.

; ocina industrial de laboratorio

Página 4


I*ag+n N, -4( ocina *ndustrial.

; 4o=l de cero *no6idable.

I*ag+n N, -5( 4o=l de acero ino6idable.

1.).

PROCEDIMIENTO. D+#+"*inaci6n $+ 7a $+nsi$a$ +n +s#a$ s+c a7 ai"+. ; $e#istrar el peso de las probetas, obtenidas después de pesarlas en la balanza di#ital con precisión de (.) #.


Página 5


I*ag+n N, -8( 2roceso de pesar las probetas y re#istrar adecuadamente. 9uente: 9oto#ra!ía propia.

D+#+"*inaci6n $+7 97!*+n $+ 7as :";+#as $+ ac!+"$ a 7s sig!i+n#+s *<#$s. M<#$ $i"+c#( ; r.' y volumen &cm8', podemos calcular la densidad de la madera de especie 2ashaco curtidor. & Ver Cuadro N°01: Determinación de la densidad de la madera por el Método Directo.)


Página 8


M<#$ in$i"+c#( D+#+"*inaci6n $+ 7a $+nsi$a$ $+ 7a :a"a=ina. ;

2rocedemos a pesar la para!ina en la 4alanza di#ital con precisión de (.) #. ?btenemos como resultado -./) #r.

I*ag+n N, ->( 2roceso de pesar la para!ina. 9uente: 9oto#ra!ía propia. •

Lue#o procedemos a sumer#ir en una probeta con a#ua, para así determinar el volumen, con estos datos peso &>r.' y volumen &cm8', podemos calcular la densidad de la para!ina. & Ver Cuadro N°02: Determinación de la densidad de la parafina.)

D+#+"*inaci6n $+7 :+s $+ 7a :a"a=ina. •

2rocedemos a preparar la para!ina para ser calentada en una cocina eléctrica.


Página >


I*ag+n N, 1-( 2roceso de calentamiento de para!ina. 9uente: 9oto#ra!ía propia. •

2rocedemos a cubrir la super!icie de las probetas con para!ina a !in de evitar que el a#ua in#rese en sus poros durante la inmersión.

I*ag+n N, 11( 2roceso de cubrir las probetas con para!ina. 9uente: 9oto#ra!ía propia. •

0ejamos reposar las probetas hasta que estas en!ríen, lue#o procedemos a pesar las probetas, este peso incluye el peso propio de la madera más el peso de la para!ina, con el peso inicial y !inal de las probetas determinamos el peso de la para!ina. &Ver Cuadro N°03: Determinación del peso de la parafina.)


Página 1-


D+#+"*inaci6n $+7 97!*+n $+ 7a :a"a=ina. •

"l volumen de la probeta se obtendrá a partir de la di!erencia entre el volumen desplazado y el volumen de la para!ina empleada en el ensayo. "l volumen inicial que tomamos !ue @(( ml. & Ver Cuadro N°0: Determinación del !olumen de la parafina de la parafina.)

I*ag+n N, 1&( 2roceso de inmersión de la probeta. 9uente: 9oto#ra!ía propia.

•

"ntonces con el volumen desplazado menos el volumen calculado de la para!ina, obtenemos el volumen sumer#ido de la probeta, al empezar el ensayo de laboratorio re#istramos el peso de la probetaA entonces con estos datos peso &>r.' y volumen sumer#ido &cm8', podemos calcular la densidad de la madera. & Ver Cuadro N°0": Determinación de la densidad de la madera por el Método #ndirecto.)

1.0.

%ORMATO DE DATOS.


Página 11


M<#$ Di"+c#( C!a$" N, -1( 0eterminación de la densidad de la madera por el <étodo 0irecto.

Identifcac ión de muestras ! # 3

Dimensiones (cm) Densid Peso de la ad ar Volume probeta Anch Altu go n (cm3) (gr/cm (Gr.) 3) o ra (cm (cm) (cm) ) "#.$# 3 %&.!3 '.&'%& 2.9 9.9 "#.! 3 %.!' '."!& 3 9.9 ""." 3 '.'' '.&!$ 3 10 P*+,-DI+ '.&'&"

9uente: "laboración propia.

M<#$ in$i"+c#( C!a$" N, -&( 0eterminación de la densidad de la para!ina.

Peso de la parafna (Gr.)

Volumen inicial (ml)

Volumen fnal (ml)

80.00

83.50

2.71

Volumen de Densidad la parafna (gr/cm3) (cm3) '.$ 3 3.50

9uente: "laboración propia. C!a$" N, -)( 0eterminación del peso de la para!ina.

Identifcación de muestras ! # 3

Peso total (Gr.)

Peso (Gr.)

"#.$# "#.! ""."

54.51

54.75

57.50

Peso de la parafna (Gr.)

#.' #.'$ !."

9uente: "laboración propia. C!a$" N, -0( 0eterminación del volumen de la para!ina.

Identifcaci ón de muestras ! # 3

Volumen inicial (ml)

Volumen fnal (ml)

800.00

850.00

50.00

800.00

860.00

60.00

800.00

860.00

60.00

9uente: "laboración propia. TRABAJO DE LABORATORIO

Página 1&

Volumen desplaad o (ml)

Volumen de la parafna (cm3) #.' #.&3 #.#&


C!a$" N, -3( 0eterminación de la densidad de la madera por el <étodo *ndirecto.

Identifcación de muestras ! # 3

Peso (Gr.)

"#.$# "#.! ""." P*+,-DI+

Volumen Densidad (cm3) (gr/cm3) $.3' !.!'%# ".3 '.!%% ".$ '.&"" '."


&. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE 'UMEDAD.

Se realiza con el !in de conocer la cantidad de a#ua atrapada en el interior de la madera de especie 2ashaco curtidor. &.1.

PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS

;

Las muestras que se utilizarán en el ensayo serán probetas de sección transversal de 5656-.cm.


Página 1)


I*ag+n N, 1)( 2robetas de la especie maderable 2ashaco urtidor &5656-. cm'. 9uente: 9oto#ra!ía propia. &.&.

E2UIPOS

;

4alanza di#ital con precisión de (.) #.

I*ag+n N, 10( 4alanza di#ital con precisión de (.) #.

;

1orno eléctrico.


Página 10


I*ag+n N, 13( 1orno eléctrico. &.).

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

;

$e#istrar el peso de las probetas &2húmedo'.

I*ag+n N, 14( 2roceso de pesar las probetas de la especie maderable 2ashaco urtidor. 9uente: 9oto#ra!ía propia.

;

*ntroducir las muestras en el horno e incrementar #radualmente la temperatura del mismo hasta alcanzar los )(8 B -C, dejar secar la muestra por un periodo no menor de -( horas.


Página 13


I*ag+n N, 15( *ntroducción de las probetas al 1orno eléctrico. 9uente: 9oto#ra!ía propia.

;

$etiramos las probetas del horno dejadas el día anterior.

I*ag+n N, 18( $etiro de las probetas lue#o de -5 horas apro6. 9uente: 9oto#ra!ía propia. ;

0ejamos en!riar durante  minutos y re#istramos su peso &2seco'.


Página 14


I*ag+n N, 1>( 2roceso de pesar después de ser retiradas del horno. 9uente: 9oto#ra!ía propia. &.0.

C?LCULO Y RESULTADOS ; alcular el contenido de humedad en la probeta a partir de la si#uiente

relación: C . H . ( )=

;

( P Húmedo− P Seco ) x 100 PSeco

dicionalmente, la vi#ueta de ensayo podrá ser clasi!icada en !unción a su contenido de humedad:
( C.'. @ )-

( C.'. 13

%ORMATO DE DATOS C!a$" N, -4( 0eterminación del contenido de 1umedad de la madera.


Página 15


1ontenido Peso seco de (Gr.) umedad (2) $.3% 25.60 17.37 3%.&3 23.72 17.11 $#.! 24.58 17.20 P*+,-DI+ $#.

Identifcació Peso n de 0medo muestras (Gr.) 1 2 3


"l ontenido de 1umedad resultante es 0&.>5  por lo tanto la podemos cali!icar como Ma$+"a 9+"$+ ya que supera la condición .1. D 8(E ). M/TODO PARA DETERMINAR LA COMPRESIÓN AIAL O PARALELA AL GRANO ).1. INSTRUMENTOS Y E2UIPOS ).&. PREPARACIÓN DE LAS PROBETAS ).). PROCEDIMIENTO ).0. C?LCULOS Y RESULTADOS ).3. DATOS DE LABORATORIO 0. M/TODO PARA DETERMINAR LA COMPRESIÓN PERPENDICULAR AL GRANO

0.1 PREPARACIÓN DE LAS PROBETAS 0.& MATERIALES Y E2UIPOS 0.) PROCEDIMIENTO 0.0 C?LCULOS 0.3 %ORMATO DE DATOS

3. ENSAYO DE TRACCIÓN PERPENDICULAR A LAS %IBRAS

3.1

PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS ?btuvimos las tres muestras de ensayo de la madera Pashac C!"#i$" en la cual se puede observar en la I*ag+n &-, caso tal cual será colocada perpendicularmente a la dirección de la car#a


Página 18


I*ag+n N, &-( 2robetas de
3.&

E2UIPOS E INSTRUMENTOS "l ensayo de +racción 2erpendicular a las !ibras se llevó a cabo con equipos presentes en el laboratorio de madera en el Laboratorio de +ecnolo#ía de los

Página 1>


I*ag+n N, &1(
3.)

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO La mayor resistencia es en dirección paralela a las !ibras, motivada por la elevada resistencia que las cadenas de celulosa presentan ante esta solicitación mecánica. La rotura en tracción se produce de !orma súbita. ;

l tener las probetas listas se procedió a la colocación de manera cuidadosamente en la <áquina Fniversal "nsayos en

Página &-


I*ag+n N, &&( 2robeta de
;

La probeta al ser sometida a es!uerzos de +racción a una velocidad constante de 5(( H#Imin que producía la <áquina Fniversal "nsayos en
I*ag+n N, &)( 2robeta de

Página &1


2erpendicular a las !ibras en la <áquina Fniversal "nsayos en
3.0

RESULTADO 0eterminamos la $esistencia a la tracción por la !ormula si#uiente Tpp 15 (

( P Max ) Kg )= cm 2 A

0?%0": +pp

J $esistencia a la tracción perpendicular a las !ibras &en sentido

)

radial o tan#encial' a un )E de humedad 2

J ar#a <á6ima en el *nstante de ruptura, en H#



J Sección perpendicular a la dirección de la car#a &5.( cm -'


Página &&


3.3

DATOS DE LABORATORIO

C!a$" N, -5( 0eterminación de la $esistencia a la +racción de la madera

6rea de 1arga Identifcación la ,4ima de muestras 7ección (5g.) (1m#.) 1

130

4

2

120

4

3

110

4

P*+,-DI+

*esiste ncia a la 8racció n (5g/1m #.) 3#."' 3'.'' #."' 3'.''


La $esistencia a la +racción 2romedio es de 8( H#Icm- de los resultados de los tres ensayos a las respectivas probetas de madera 4. M/TODO PARA DETERMINAR LA %LEIÓN EST?TICA

La madera presenta una notable resistencia a la !le6ión, sobre todo si se compara con su densidad. La !le6ión de una pieza #enera tensiones de compresión y de tracción paralelas a la !ibra, que adoptan valores má6imos en las !ibras e6ternas de la pieza y nulos en la !ibra neutra.

4.1

ESPECMENES DE PRUEBA "l ensayo para determinar la !le6ión "stática se realizó con probetas de -.cm6-.cm65)cm &con una Luz de 8cm' & V+" I*ag+n'


Página &)


4.&

E2UIPOS E INSTRUMENTOS ;
I*ag+n N, &)( <áquina Fniversal "nsayos en

Página &0


I*ag+n

N,

&)(

$e#la
4.) PROCEDIMIENTO ;
DE el

ENSAYO ancho y espesor de la

probeta olocamos la probeta en el equipo de ensayo, manteniendo la simetría entre sus e6tremos. La distancia entre los apoyos será de 8

;

cm olocar el de!ormimetro en contacto con el centro de la cara in!erior

; ;

de la probeta plicamos la car#a a una velocidad constante de -.KmmImin $e#istramos la car#a y de!ormación de la probeta por cada ( H# de

;

car#a hasta producirse la ruptura de la probeta $etiramos la probeta inmediatamente después del ensayo y medimos la de!ormación causada por e!ecto de la !le6ión

4.0

C?LCULOS Y RESULTADOS ; G"á=ic $+ 7a C!"9a $+ Ca"ga( 0e!ormación a partir de las ;

mediciones obtenidas durante el ensayo alculamos el es!uerzo de la !ibra en Limite de proporcionalidad&"L2', el módulo de ruptura &
MOR (

2 ae

2

( 3 PL ) Kg )= 2 cm 2 2 ae

( 3 P ' L ) Kg )= MOE ( 3 cm 2 4 ae Y 3

Dn$+( PF  ar#a en el Limite proporcional, en H# TRABAJO DE LABORATORIO

Página &3


P L a + Y

 ar#a má6ima en el instante de ruptura, en H#  0istancia entre soportes & Luz de la 2robeta', en cm  ncho de la probeta, en cm  "spesor de la probeta, en cm  0e!le6ión en el centro de Luz al límite proporcional, en cm

4.3 %ORMATO DE DATOS M!+s#"a $+ :";+#a $+ Di*+nsin+s $+( -.cm6-.cm65)cm GRAFICO CURVA DE CARGA( ELP) 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0

I*ag+n N, &)( >ra!ico de urva de ar#a&"L2': σ &H#Icm-'3s Ɛ&cm'

GRAFICO CURVA DE CARGA( MOR) 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0

I*ag+n N, &)( >ra!ico de urva de ar#a&
Página &4


GRAFICO CURVA DE CARGA( MOE) 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0

I*ag+n N, &)( >ra!ico de urva de ar#a &
7ección Identifca  P P: -P (cm) 9(c ción de (cm (5 (5 (5g/c m) muestras -spe anc ) g) g) m#) sor ho 1

2.3

2.5

1.7

38.0 0 100

90

67,844. 25

,+* (5g/c m#)

,+(5g/c m#)

75,382. 50

71,627. 88

9uente: "laboración propia. C!a$" N, -8( 0eterminación de la $esistencia a la 9le6ión de la madera de dimensiones de -.cm6-.cm65)cm

M!+s#"a $+ :";+#a $+ Di*+nsin+s $+( -.cm6-.cm6/)cm GRAFICO CURVA DE CARGA (ELP) 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0


Página &5


I*ag+n N, &)( >ra!ico de urva de ar#a&"L2':

σ &H#Icm-'3s Ɛ&cm'

GRAFICO CURVA DE CARGA (MOR) 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0

I*ag+n N, &)( >ra!ico de urva de ar#a&
GRAFICO CURVA DE CARGA (MOE) 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0

I*ag+n N, &)( >ra!ico de urva de ar#a &
Identifc 7eccion  P P: -P ,+* ,+(cm) ación de 9(c (c (5 (5 (5g/c (5g/c (5g/c muestra -spe anc m) m) g) g) m#) m#) m#) s sor ho 1

2.3

2.5

1.2 3

38. 00

10 67,844 75,382 98,997 0 90 .25 .50 .89

9uente: "laboración propia. TRABAJO DE LABORATORIO

Página &8

σ &H#Icm-'3s


C!a$" N, -8( 0eterminación de la $esistencia a la 9le6ión de la madera de dimensiones de -.cm6-.cm6/)cm

CONCLUSIONES 0urante el ensayo de compresión perpendicular, se observó que, al estar la muestra sometida a una !uerza, se obtuvo resultados de compresión muy bajos & rea de es!uerzo promedio: es!.promJM(.8)N#;!Im-' comparado con el resto de especies, por lo que no se recomienda usar para columnas de madera en edi!icaciones. "n el ensayo de compresión paralela, se observó también que, al estar sometido a una !uerza, se obtuvo resultados relativamente bajos &9uerza promedio: 9promJ5KK.K/N#', produciendo asi una !alla por aplastamiento. "n cuanto al ensayo a tracción perpendicular a las !ibras ,se pudo notar que el material tuvo un buen comportamiento a tracción &"s!uerzo a tracción promedio : σt =30 kg / m 2

' ,alcanzando resultados considerables como lo sucedido con las

demás especies ensayadas.


Página &>


"n este último ensayo, que es el ensayo por de!le6ión estático, el material tuvo una !alla dúctil &de!le6ión: O J)./cm' ya que las de!ormaciones se podían ver #radualmente, por lo que tiende a comportarse mejor como vi#as o vi#uetas para cobertura. "n

conclusión,

la

madera

2S1?

F$+*0?$,

tiene

un

mejor

comportamiento a tracción y de!le6ión estático, que a compresión perpendicular y paralelo.

RECOMENDACIONES

 0e acuerdo a los resultados obtenidos de los ensayos, se recomienda usar esta

especie maderable para elementos como vi#as, vi#uetas, ya que tiende a comportarse mejor para de!le6iones y tracción, siendo un material muy dúctil.

 Se recomienda poder realizar los mismos ensayos a otras especies maderables

e6istentes en la re#ión que carecen de datos de propiedades !ísicas y mecánicas, y que pueden ser muy utilizados en edi!icaciones.  Se recomienda también realizar estos tipos de ensayos en laboratorios

so!isticados. TRABAJO DE LABORATORIO

Página )-

Ensayos de Laboratorio - Madera

Recommend Documents