La madera es un material anisotrópico

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Fecha de realización: 04/11/2015

                Fecha de entrega: 11/11/2015

LABORATORIO I, TALLER DE MATERIALES DE INGENIERÍA MADERA

Integrantes:

Gabriel Guendelman

Diego Leyton

Stefano Solari

Profesor:

Javier Castro

Resumen Ejecutivo

La madera es un material anisotrópico, es necesario en sus distintas direcciones que la componen, es decir, actúa según la orientación en que se aplica el esfuerzo.

A su vez, la madera es un material higroscópico, y va a depender de los factores de humedad, por ejemplo; estaciones del año, tipo de clima y condiciones de uso (alteraciones del hombre). Por lo que es necesario medir la humedad a través del higroscopio, para posteriormente poder comparar su comportamiento en función de esta. Además la ductilidad depende del porcentaje de humedad.

También tenemos que tener en cuenta de que la madera al ser un ser vivo, puede estar sometida a agentes biológicos y abióticos, e imperfecciones dentro de su misma estructura como son los nudos.

Con lo dicho anteriormente, se harán diversas pruebas poniendo en practica el rango de resistencia de la madera a través de probetas en las cuales se medirá la capacidad de manera: longitudinal, radial, transversal y de corte o cizalle.

Las maderas con las que vamos a comprobar los resultados teóricos de ductilidad y de dureza  son con pino insigne y roble, ambos en estado verde y seco.

En este laboratorio, una vez hecho los ensayos con las dos maderas, se pudo determinar que el roble es más resistente pero el pino es más dúctil en estado verde.

En el corte de una de las dos muestras realizadas por el pino seco, este contenía un nudo que afecto considerablemente en el ensayo de corte.

Todos los resultados en ambos entados de la madera, con todas sus variantes se van a ver en la parte de anexo donde, se mostraran los resultados y comparaciones entre ambas especies.

Introducción

La madera es un recurso abundante y renovable en todo el planeta. La madera al ser un material vivo, su estructura va a depender de factores como: edad, tipo, especie, crecimiento, lugar, terreno, etc.

Las propiedades fundamentales de la madera son la anisotropía e higroscopia:

La anisotropía; que presenta 3 tipos de direcciones que la componen, estas son: longitudinal, tangencial y radial. Donde dependiendo de las direcciones, variaran sus propiedades físicas y mecánicas.

La higroscopia es la capacidad de absorción de la humedad, y  este factor es fundamental, ya que la madera es capaz de absorber humedad y afectar al igual que sus 3 direcciones las propiedades físicas y mecánicas.

En este laboratorio se van a realizar todas las pruebas para analizar las variantes dichas anteriormente, a través de ensayos de:

• Medición de humedad
• Corte paralelo a las fibras o cizalle
• Compresión paralela a las fibras
• Compresión  perpendicular a las fibras
• Flexotracción
• Creep o deformación con carga en el tiempo

Donde todos estos ensayos se realizaran con dos tipos de maderas: roble y pino insigne, ambos en estado verde y seco.  

Humedad:

El objetivo de la actividad es poder medir y relacionar como el contenido de humedad en la madera afecto afecta sus propiedades físicas y mecánicas.

Para determinar el porcentaje de humedad de las probetas utilizando un higroscopio, instrumento de medición el cual consiste que aplica una carga eléctrica a la madera, y este mide la resistencia que opone, y este entrega el porcentaje de la humedad de la madera. (Ver Ilustración 1)

Se miden las 4 caras de la probeta y se saca un promedio de la humedad.

Propiedades mecánicas, isotropía y anisotropía

El objetivo principal de esta sección es la visualización del efecto del contenido de humedad en las propiedades mecánicas de la madera. Se aplicará una carga a una probeta de pino insigne y se medirá la deformación derivada de dicha carga.

Corte paralelo a las fibras o cizalle

Se instala la probeta en el accesorio de ensayo de cizalle de la prensa. Se aplica carga en forma continua, sin choques y a velocidad uniforme hasta la rotura. (Ver Ilustración 2)

Compresión perpendicular a las fibras longitudinales y compresión paralela a la fibra: se instala la probeta en la prensa. Se aplica una carga de compresión en forma continua, sin choques y a velocidad constante hasta la rotura de la probeta.

El objetivo es ver como el tipo de madera y su humedad afectan a la resistencia de la madera y las distintas formas que reacciona  a la carga.

Flexotracción:

 Las probetas se ubican sobre 2 apoyos dejando un espacio de 70 cm entre ellos. Se aplica carga de flexión en forma continua, sin choques y a velocidad uniforme. (Ver Ilustración 3)

La carga se aplica de en el centro de la probeta, provocando una deformación en esta hasta la ruptura. (Ver Ilustración 4)

Vale destacar que la carga se detiene cada cierto periodo, para medir la deformación experimentada por el elemento (flecha).

El objetivo del ensayo es buscar la carga máxima que puede soportar la viga, y cuanto se puede deformar hasta su ruptura, y ver como varía según el tipo de madera que se utilizó y el contenido de humedad de esta.

Creep  o deformación con carga en el tiempo:

Las probetas se ubican sobre 2 apoyos dejando un espacio de 70 cm entre ellos. Se aplica carga de flexión igual al 50% de la carga máxima soportada en el ensayo de Flexotracción, se deja reposar por unos 20 min. aproximadamente, y se mide después la deformación que experimento la viga de madera.

El objetivo del ensayo es buscar cuanto se puede deformar el elemento y ver como varía según el tipo de madera que se utilizó y el contenido de humedad de esta.

Análisis

Con respecto a la medición de humedad, se puede apreciar que de las 4 probetas que están a disposición, se puede decir que la muestra de Pino 1 y Roble 2 están en estado seco, por otro lado Roble 1, al sobrepasar el 23% de humedad ya se puede considerar como Semi-seco. En cambio, la probeta de Pino 2, fue medida en distintas cara, siendo Cara 1 y Cara 2, una sección longitudinal de la probeta y Cara 3 y Cara 4 los extremos de esta. Como en los extremos el higroscopio se ubica mas hacia el centro de la madera, este sector es más húmedo lo que conlleva a un porcentaje de humedad que no es posible medir con un higroscopio, o sea sobre un 35%. (Ver Tabla 1)

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