Determinación de la correlación entre mediciones del modulo de elasticidad “MOE” y modulo de rotura “MOR” en vigas laminadas, por ultrasonido y maquina de ensayos universal

Universidad Nacional de Misiones

Facultad de Ciencias Forestales

Titulo:

Determinación de la correlación entre mediciones del modulo de elasticidad “MOE” y modulo de rotura “MOR” en vigas laminadas, por ultrasonido y maquina de ensayos universal

Alumno: Grabher Guillermo

Director: Pereyra Obdulio

Codirectores: Weber Elizabeth

Zaderenko Constantino

Año 2010

Introducción

La evaluación a través de ensayos no destructivos por técnicas acústicas y de ultrasonido han sido estudiadas y analizadas por más de 30 años. Algunos ámbitos que han cubierto estas técnicas son: Detección de Fracturas: Grietas internas (Debaise, 1966); Caracterización del material: determinación de constantes elásticas (Bucur, 1995; Preziosa 1981, Hearmon, 1956) y estudio de la anisotropía (Bucur, 1984); Calidad de madera: detección de nudos, clasificación de la madera, densidad; Deterioración de la madera: daño por hongos y termitas (Beall y Wilcox, 1987), Calidad de unión: estudio de la unión adhesiva en vigas laminadas (Reis, 1990), Fraguado de adhesivos: monitoreo del fraguado de adhesivos in situ (Beall, 1987, 1996).

Hoy en día existe la necesidad de desarrollar técnicas de evaluación no destructivas de maderas y compuestos de madera con la finalidad de asegurar la integridad de un amplio rango de materiales. La utilización de estas técnicas pueden ser muy útiles para obtener información necesaria para el diseño y rendimiento de estructuras de madera, reduciendo costos y riesgos de uso final (Sandoz, 1989).

Con el fin de encontrar nuevas técnicas que sean más eficientes en términos de costos, confiabilidad y tiempos más cortos de obtención de resultados, se hace indispensable conocer muchas de las propiedades de la madera por métodos convencionales de modo de poder decidir, comparar y concluir respecto a la nueva alternativa propuesta. En nuestro país el parámetro más utilizado y conocido es el módulo de elasticidad obtenido a través del ensayo de flexión. La determinación de la elasticidad, a través, de ensayos de compresión es muy poco utilizada, debido tanto a los costos involucrados como a la complejidad del ensayo.

Visto la necesidad en la Industria de la Madera de contar con instrumentos que permitan obtener información rápida y confiable mediante ensayos no destructivos de las propiedades de la madera y/o sus productos, se propone realizar un estudio que permita correlacionar los valores obtenidos con el nuevo “Sylvatest” que posee la Facultad de Ciencias Forestales con los obtenidos en la máquina de universal de ensayos, este último mediante ensayos destructivos.

Para ello se propone determinar los valores de MOE y MOR de vigas laminadas con ambos instrumentos y/o máquinas, para posteriormente establecer la correlación existente entre las mismas.

El Sylvatest es un equipo medianamente conocido y sofisticado, realiza mediciones mediante ultrasonido, que permite determinar valores como ser MOE y MOR, con escalas referidas a especies europeas, por lo que se necesita correlacionar con las locales.

Materiales y métodos

Se utilizaron los siguientes materiales:

• Vigas laminadas
• Sylvatest (Sylvatest Duo, Psion, Sylvacom)
• Maquina Electromecánica Universal de Ensayos
• PC con software estadístico
• Taladro manual
• Medidor de humedad electrónico
• Calibre y cinta métrica
• Laboratorio de tecnología de la madera – FCF

Vigas Laminadas:

Se ensayaron 26 vigas laminadas de pino 16 de ellas con una escuadría nominal de 3” x 6” x 10´ (75 x 155 x 3000mm) y las otras 10 con escuadría nominal de 3” x 5” x 10´(75 x 140 x 3000mm) de carácter comercial.

El adhesivo utilizado en las 16 primeras vigas es vinílico tipo D3 en las uniones finger y una combinación de urea melamina en las uniones de láminas.

Sylvatest:

Es un equipo que permite a través del ultrasonido, la clasificación de la madera

según sus propiedades mecánicas. Es de origen Suizo y fue desarrollado por IBOIS (Instituto Federal de Tecnología de Suiza).

Este equipo tiene tres cables de prueba (Figura XX). Dos de las salidas consisten en transductores piezoeléctricos, donde uno genera la onda a una frecuencia de 22 kHz (“sender”) y el otro recibe la onda transmitida (“receiver”). Empleando el microprocesador se pueden realizar las mediciones, y los distintos parámetros (especie, tipo de sección y largo de la tabla) se pueden seleccionar con mucha facilidad.

Para conseguir el perfecto acoplamiento con la madera se efectúan orificios de 5 mm de diámetro y 10 mm de profundidad haciendo uso de una broca especial.

Debido a las características de los ensayos se procedió a identificar adecuadamente las vigas a través de un código definido y con la ayuda de un medidor de humedad electrónico se determinó un CH de 12% como promedio de las vigas, luego se ensayaron en 2 etapas:

Etapa 1: Correspondiente al ensayo no destructivo mediante ultrasonido utilizando el equipo Sylvatest.

Se realizaron las perforaciones necesarias en las vigas según lo indican las instrucciones del mencionado equipo combinando varias posiciones de los sensores (figura XX), luego se procedió a realizar las mediciones almacenando los valores de MOE y MOR en la memoria del equipo que, además, se tabularon en forma manual.

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      Posición A                                      Posición B

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      Posición C                                       Posición D

Figura XX

Etapa 2: Correspondiente al ensayo destructivo utilizando la maquina universal de ensayos (10407030 Maquina Electromecánica Universal de Ensayos) (figura XX).

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