Dureza de la madera

Según su dureza, la madera se clasifica en:

Maderas duras: son aquellas que proceden de árboles de un crecimiento lento, por lo que son

más densas y soportan mejor las inclemencias del tiempo si se encuentran a la intemperie que

las blandas. Estas maderas proceden de árboles de hoja caduca, que tardan décadas, e

incluso siglos, en alcanzar el grado de madurez suficiente para ser cortadas y poder ser

empleadas en la elaboración de muebles o vigas de los caseríos o viviendas unifamiliares. Son

mucho más caras que las blandas, debido a que su lento crecimiento provoca su escasez, pero

son mucho más atractivas para construir muebles con ellas. También son muy empleadas para

realizar tallas de madera o todo producto en el cual las maderas macizas de calidad son

necesarias.

Maderas blandas: el término madera blanda es una denominación genérica que sirve para

englobar a la madera de los árboles pertenecientes a la orden de las coníferas. La gran ventaja

que tienen respecto a las maderas duras, procedentes de especies de hoja caduca con un

periodo de crecimiento mucho más largo, es su ligereza y su precio, mucho menor. Este tipo

de madera no tiene una vida tan larga como las duras, pero puede ser empleada para trabajos

específicos. Por ejemplo, la madera de cedro rojo tiene repelentes naturales contra plagas de

insectos y hongos, de modo que es casi inmune a la putrefacción y a la descomposición, por lo

que es muy utilizada en exteriores. La manipulación de las maderas blandas es mucho más

sencilla, aunque tiene la desventaja de producir mayor cantidad de astillas. Además, la

carencia de veteado de esta madera le resta atractivo, por lo que casi siempre es necesario

pintarla, barnizarla o teñirla

http://es.wikipedia.org/wiki/Madera#Dureza_de_la_madera

¿Cómo se determina?

La dureza es la resistencia que un material opone a la penetración de otro. Existen diversos sistemas de evaluar la dureza de la madera: Brinnell, Janka, Monin. Los datos que se reflejan a continuación para las maderas elaboradas por IMA se corresponden con la dureza Monin que es precisamente el que contempla la norma española UNE 56-534. El método consiste en aplicar una carga de 100 kg. por cm. de anchura de la probeta, sobre la pieza a través de un cilindro de acero, en dirección transversal a las fibras. La dureza es la inversa de la profundidad de la huella dejada por el cilindro sobre la probeta

http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070115114918AATNlZw

Dureza

Es la resistencia que presenta la madera a ser penetrada por un objeto duro. Se determina midiendo la fuerza necesaria para la introducción en ella de manera forzada hasta el final una semiesfera de metal con una base de sección de 1cm2. La dureza de la madera depende principalmente de la naturaleza del árbol que la produce y está directamente relacionada además con: 1.- El modo de crecimiento del árbol; para una misma madera el crecimiento más lento produce madera más dura.2.- Con el clima de crecimiento; en climas cálidos se obtienen maderas más duras para la misma especie.3.- Con la zona de tronco; la parte central y mas antigua del duramen es mas dura que las exteriores.4.- El grado de humedad; la humedad alta reduce la dureza.http://www.sabelotodo.org/construccion/madera.html

QUE OTAS PRUEBAS SE UTILIZAN PARA DETERMINAR LA DUEREZA DE LA MADERA

DUREZA BRINELL

Fundamentos teóricos

Definimos a la dureza como la resistencia de los materiales a ser penetrados, a absorber energía o a ser cortados.

La clasificación de los métodos de dureza de acuerdo al procedimiento empleado para su realización se divide entres importantes grupos:

Los que miden la resistencia que oponen los cuerpos a la penetración o indentación.

Los que miden la resistencia elástica o al rebote.

Los que miden la resistencia que oponen los cuerpos al corte o la abración.

El método por penetración esta basado en la aplicación de una carga estática sobre la superficie de un material para provocarle una deformación permanente conocida como indentación o huella, la cual presenta una profundidad que está en relación inversa al número de dureza del material ensayado.

El método de dureza por rebote o elástico, consiste en dejar caer una herramienta con carga y altura definida sobre la superficie del material a ensayar, de tal forma que al chocar con dicha superficie se provoque un rebote de la herramienta, cuya altura está directamente relacionada con la dureza elástica del material.

El método que mide la resisitencia que oponen los cuerpos a la abración o al corte, consiste en efectuar una ranura con una herramienta de corte o abrasiva al material a ensayar. Dependiendo del tipo demarca presentada, se determinará la dureza del material, es decir, si la ranura se presenta en forma profunda u opaca.

La Dureza Brinell se basa en la aplicación de una carga fija mediante un penetrador esferito que se abre pasa sobre la superficie lisa de la muestra. Una vez que se quitra la carga, se determina el área de la penetración, lo cual indica la resistencia a la carga. Las cargas son aplicadas por sistemas hidráulicas hasta 3000 Kg; los penetradores generalmente están constituidos de acero endurecido o de carburo de turgsteno aproximadamente de 10mm de diámetro.

Para determinar la dureza Brinell

se obtiene:

BHN = P/A = P/[ πD/2(D-(D2-d2)1/2)] kg / mm2

Donde:

P = carga que actúa sobre la probeta = 500 kg

D = diámetro del penetrador = 10 mm

d = diámetro de la impresión sobre la probeta = 2.4 mm

t = profundidad de la impresión

Donde t:

t = P / D(BHN)

La prueba de dureza Brinell produce una impression de considerables dimensiones en la superficie de la probeta o pieza probada

Equipo

Máquina de Dureza Brinell con el método de aplicación de la carga de funcionamiento neumático.

Penetrador de bola de 10mm, de material Carbolor.

Desarrollo

Colocamos la pieza sobre la máquina de Dureza Brinell.

Colocamos el penetrador de acuerdo al material (ya sea de bola o de Diamanteo cono).

El material es blando, por tanto aplicamos una carga de 500 Kg y el periodo de aplicación de la carga fue de 60 a 120 segundos.

Medimos el espesor de la impresión que dejo el penetrador sobre el material con un microscopio graduado en milímetros.

Anotamos las medidas obtenidas.

DUREZA ROCKWELL

Fundamentos Teóricos

Los ensayos de dureza Rockwell, dependen de la medición de la profundidad de la indentación permanente, producida por la aplicación de una carga gradualmente

aplicada sobre la superficie del material de pueba. Se usan varias combinaciones de penetradores y carga, para adaptar las distintas puebas de dureza Rockwell a los materiales de diversas durezas y espesor. Entre los penetradores se incluyen diamantes de forma cónica conocidos como Brale y esferas de acero endurecido cuyos diámetros varían de 1.58 mm a 12.7 mm.

El diámetro cónico tiene un ángulo de abertura de 120° y radio de 0.2 mm en la punta. El penetrador de diamante permite probar fácilmente los aceros más duro y los de esfera grande permite probar materiales blandos e incluso plásticos.

En general, se considera que las pruebas de dureza Rockwell no son destructivas ya que las cargas ligeras y los pequeños penetradores producen impresiones diminutas; sin embargo, a causa de la pequeñez de las impresiones, deben tomarse varias lecturas para obtener un resultado representativo.

Equipo

Durometro deRockwell

Penetrador de esfera

Probeta (material que es una aleación).

Desarrollo

Colocamos la probeta sobre el Durometro de Rockwell directamente.

Ajustamos las agujas del Durometro.

Colocamos el penetrador.

Aplicamos fuerza sobre la probeta(penetrador sobre ella).

Observamos lectura de la carátula del durometro

Retiramos probeta de Durometro.

Tabla tipo de árbol y tipo de dureza

Clasificación de la madera. Se pueden hacer numerosas clasificaciones de la madera. La estructura de la madera es lo que determina la diversidad de los troncos y su utilización. Hay distintos tipos de madera que se distinguen:

Por su dureza en relación con el peso específico. A este respecto las maderas pueden ser:

Duras . Son las procedentes de árboles de crecimiento por lo que son mas caras, y debido a su resistencia, suelen emplearse en la realización de muebles de calidad.Aquí tenemos ejemplos de maderas duras:

o Roble : Es de color pardo amarillento. Es una de las mejores maderas que se conocen; muy resistente y duradera. Se utiliza en muebles de calidad, parqué...

o Nogal : Es una de las maderas más nobles y apreciadas en todo el mundo. Se emplea en mueble y decoración de lujo.

o Cerezo : Su madera es muy apreciada para la construcción de muebles. Es muy delicada por que es propensa a sufrir alteraciones y a la carcoma.

o Encina : Es de color oscuro. Tiene una gran dureza y es difícil de trabajar. Es la madera utilizada en la construcción de cajas de cepillo y garlopas.

o Olivo : Se usa para trabajos artísticos y en decoración, ya que sus fibras tienen unos dibujos muy vistosos(sobre todo las que se aproximan a la raíz.

o Castaño : se emplea, actualmente, en la construcción de puertas de muebles de cocina. Su madera es fuerte y elástica.

o Olmo : Es resistente a la carcoma. Antiguamente se utilizaba para construir carros. Blandas. Son las que proceden básicamente de coníferas o de árboles de crecimiento rápido. Son las más abundantes y baratas.

Aquí tenemos ejemplos de maderas blandas:

Álamo : Es poco resistente a la humedad y a la carcoma. En España existen dos especies: El álamo blanco (de corteza plateada) y el álamo negro, más conocido con el nombre de chopo.

Abedul : Árbol de madera amarillenta o blanco-rojiza, elástica, no duradera, empleada en la fabricación de pipas, cajas, zuecos, etc. Su corteza se emplea para fabricar calzados, cestas, cajas, etc.

Aliso : Su madera se emplea en ebanistería, tornería y en carpintería, así como en la fabricación de objetos de pequeño tamaño. De su corteza se obtienen taninos.

Alnus glutinosa : Su madera se emplea en ebanistería, tornería y en carpintería, así como en la fabricación de objetos de pequeño tamaño. De su corteza se obtienen taninos.

Alnus incana : Su madera es blanda y ligera, fácil de rajarse. Es utilizada en tallas, cajas y otros objetos de madera.

Carcoma : Insecto coleóptero muy pequeño y de color casi negro, cuya larva roe y talla la madera.

Investigacion #2 Propiedades físicas y químicas de la madera

• PROPIEDADES DE LA MADERA:3.1 Físicas: 3.2 Químicas:3.1.1 Anisotropía. 3.2.1 Dureza 3.2.2.1 Compresión3.1.2 Deformabilidad 3.2.2 Resistencia 3.2.2.2 Tracción.33.1.3 Peso especifico. 3.2.2.3 Corte.3.1.4 Propiedades Térmicas 3.2.2.4 Flexión.3.1.5 Propiedades Eléctricas 3.2.3 Elasticidad.3.1.6 Durabilidad 3.2.3 Fatiga.3.2.4 Hendibilidad.3.1 FÍSICAS3.1.1 ANISOTROPIA.−Las propiedades física y mecánicas no son las mismas en todas las direcciones.La madera es un material de fibras orientadas.El estudio de la madera deberá hacerse en tres dimensiones principales· Axial: dirección paralela al eje de crecimiento· Radial: perpendicular a la primera y cortando el eje de crecimiento· Tangencial: normal a los anteriores¿Cómo le afecta la humedad? El agua es un material intrínseco de la madera.Contiene agua en tres formas:• Agua de constitución.− forma parte de la materia. Eliminable solo mediante el fuego.Agua de saturación.− contenidas en las paredes microscópicas. Eliminable calentando a 100º − 110ºC. En estufas, modifica las propiedades físico−químicas de la madera. •

• Agua libre.− contenida en los vasos (en mercado sin este tipo). Superado el punto de saturación.Solamente las dos ultimas definen la humedad de la madera.La humedad de la madera, se expresa como:Hs ( humedad en peso seco) = ((P (peso de madera húmeda) − p) x 100) / pHh ( humedad en peso húmedo) = ((P − p (peso de Madera seca)) x 100) / pEs un material giroscópico, es decir, tiende a alcanzar equilibrio con el aire ambiente y modifica su volumen,con hinchamientos, fendas y mermas. La madera tiene mas agua en verano y varia según el espesor.Podemos distinguir entre varias maderas:Madera verde: en pie o cortada reciente, con gran cantidad de agua libre. Humedad > 100%.No uso para construcción. ♦♦ Madera saturada: sin agua libre. Humedad 30%. Máximo nivel de agua de absorción.♦ Madera semiseca: 30 − 23%.4♦ Madera comercial seca: 23 − 18%.♦ Madera secada al aire: 18 − 13%.♦ Madera desecada: < 13%.♦ Madera anhidra: 0%.HUMEDAD MEDIA INTERNACIONAL 15%HUMEDAD MEDIA NACIONAL 13%APARTIR DEL 30% DE HUMEDAD NO SE MODIFICAN SUS PROPIEDADES¿cómo se debe seleccionar la madera?♦ Obra hidráulicas.− 30%♦ Medios húmedos.− 25 − 30%♦ Andamios, encofrados, cimbras.− 18 − 25%♦ Cubiertas ventiladas.− 16 − 20%♦ Cubiertas cerradas.− 13 − 17%♦ Local calentado y cerrado.− 12 − 14%♦ Local calefactado.− 10 − 12%En función del uso debemos medir y ensayar la madera a utilizar. La madera tiene mas agua en verano y variasegún su espesor. Es un material giroscópico (tiende a alcanzar equilibrio con el aire ambiente) que modificasu volumen.3.1.2 DEFORMABILIDADLa madera cambia de volumen al variar su contenido de humedad. Las variaciones de volumen al ser unmaterial anisótropo varían.Dirección axial 6% máximoDirección radialDirección tangencial .− máxima deformación.El agua se elimina o absorbe de las paredes de las fibras leñosas que las acerca o las aleja.Punto de saturación.− contenido de humedad para el cual las paredes de las fibras han absorbido el máximode agua.Por lo tanto el punto de saturación coincide con el máximo volumen.El punto de saturación = 30% humedad.

· Punto de saturación = 30% humedadDeformación volumétrica total.− es la variación de volumen entre los estados saturado y seco.Coeficiente de contracción volumétrica.− es la variación que corresponde a una variación de humedad de un1%.5U = ( Vh − Va ) / ( Va . h ) . 100 Va = Volumen 0% (volumen anhidro)Vh = Volumen H = x% (volumen con una h)En función a este coeficiente se clasifican las maderas:♦ Maderas de débil contracción.− U = 0,15 − 0,35% (estructuras).♦ Maderas de contracción media.− U = 0,35 − 0,55%♦ Madera de fuerte contracción.− U = 0,55 − 1%La diferencia entre las contracciones radial y tangencial, es la consecuencia de los cambios de forma de lamadera betal. (depende de la posición de la pieza del árbol).3.1.3 PESO ESPECIFICOLa madera es un material con poros, los cuales podemos considerarlos o no al determinar el volumen de unaprobeta.Peso especifico aparente = Peso / Volumen aparenteSi del volumen aparente eliminamos los poros obtenemos:Peso real = Peso / Volumen real.Cuanto mejor sea la madera, mas cerca van a estar los dos pesos, y por tanto, mayor resistencia. Cuanto másseparamos estén los dos pesos, peor resistencia.El peso especifico real es prácticamente igual para todas las especies.P = 1.56 Kg / dm3 (aproximado)Pero el peso especifico aparente varia mucho en función del contenido de humedad.Influye en : 1.− Variaciones de volumen.2.− Capacidad de resistencia. (peso especifico alto, pocos poros, y mucha materia resistente).,3.1.4 PROPIEDADES TERMICASComo todos los materiales la madera dilata con el calor, y se contrae al descender la temperatura. En lamadera sin embargo se contrarresta con la variación de humedad.Mal conductor del calor (seco). La madera humedad y ligera es menos aislante.CONDUCTIVIDADMal conductor de calor cuando esta seca. Esta cualidad esta relacionada con su estructura, fibrosa, con poros yalvéolos. La madera húmeda y ligera transmite mejor el calor. Tiene un coeficiente de conductividad muybajo.Madera K = 0.12 − 0.18Hierro forjado K = 306Hormigón armado K = 1.30Ladrillo macizo K = 0.75( K es la cantidad de calorías que atraviesan en una hoja de 1m2 de superficie, y 1m de espesor, cuando ladiferencia de temperatura entre paramentos opuestos es de 1ºC)

Comparando con la fabrica de ladrillo, una pared de madera de 10cm de espesor, tiene el mismo poderaislante que un muro de asta y media de ladrillo macizo enfoscado al exterior y lucido al interior.3.2 MECANICAS3.2.1 DURABILIDADSe entiende como durabilidad de un material la persistencia a lo largo del tiempo de las características que lovalidaron para su uso.En el caso mas general, el proceso de degradación de la madera suele comenzar con la desintegración de lalignina por los rayos ultravioletas de la luz solar, posteriormente la lluvia se encarga de eliminar la lignina,arrugándose y agrietándose la superficie que, de esta forma queda preparada para el acceso directo de lahumedad. Cuando esta alcanza un cierto valor puede ser agredida por las termitas, presente en ampliasregiones de nuestro territorio. Además junto con los hongos silofagos, el oxigeno y una temperatura adecuada,aparecen las prudiciones que destruyen las fibras estructurales de la madera.RAYOS ULTRAVIOLETA Desintegración de la ligninaLLUVIA Eliminación de la ligninaMerma y agrietamiento de la piezaOXIGENO, TEMPERATURA, MICELO Ataque de los hongosAtaque de los insectosComo consecuencia la madera se ve afectada:A causa de la hidroscopia con hinchamientos, mermas y como consecuencia de los cambiosde volumen, con fondas. ♦Por la perdida de su capacidad portante, al desaparecer sus fibras estructurales destruidas porlas prudiciones. ♦Por la disminución de su sección resistente debido a las galerías longitudinales que realizanlos insectos. ♦La humedad disminuye su características mecánicas y los hongos cromógenos le confierencambios de coloración. ♦Resistencia a los ataques de organismos destructores. Depende de las características nutritivas de la madera yde las condiciones de mantenimiento.1 Humedad.2 Alternancia Humedad − Sequedad.3 Tipos de terreno4 Densidad7Una atmósfera contaminada, y suelos de caliza, atacan mas a la madera.DurezaEs la resistencia opuesta por la madera a la penetración o rayado por un cuerpo extraño.♦ Mayor dureza madera vieja que joven.

♦ Mayor dureza duramen que albura.♦ Mayor dureza sección transversal, que radial o tangencial.Importante para usos en pavimentos y para medios auxiliares de trabajo.ENSAYOConsiste en determinar la penetración de una pieza metálica en la madera.Método Brinell:Se mide la huella que deja una bolo de acero de 10mm de diámetro, que deja en la madera con una carga de200 Kg durante un minuto.Área del casquete = 2pi . r . hPresión = Fuerza / Superficie.Método janka:Se mide la fuerza necesaria para introducir una bola de acero de 11284mm hasta la mitad. (dureza janka es elvalor que produce dicha huella).Pi = ( 11284 / 2)2 = 100mm2 = 1cm23.2.2 RESISTENCIA3.2.2.1 Resistencia a compresión.Muy variable por:♦ Humedad.− madera seca más resistente.30%, a partir de aquí Cte.♦ Dirección del esfuerzo.− la máxima resistencia corresponde a esfuerzo en la dirección axial.Máxima resistencia a la deformación mínimo limite elástico.Peso especifico.− a mayor peso aparente mas resistencia, menos poros (siempre referida ahumedad) ♦Cota especifica de calidad = resistencia a compresión / 100 . (peso especifico)2En maderas para construcción debe variar entre 9 y 20.8• Resistencia a tracción.La madera es un material muy indicado para trabajar a tracción. Para que una madera trabaje óptimamente atracción el esfuerzo debe ser paralelo a las fibras.La humedad tiene la misma influencia que en la resistencia a compresión.• Resistencia al corte.Es la capacidad de la madera para resistir fuerzas que tienden a que una parte del material deslice sobre unaparte adyacente sobre ella.El deslizamiento es posible en dirección paralela a las fibras, nunca en dirección perpendicular, porquerompería por otras causas.• Resistencia a flexión.La madera solo resiste esfuerzos a flexión si estos son aplicados en dirección perpendicular a la fibra.Vimos anteriormente que la resistencia a flexión la podemos medir: R = 3/2((P·l/B·h2).Pero la madera suele presentar imperfecciones como nudos, fendas, longitud menor a la dirección decrecimiento del árbol. Por esto se introduce el ÍNDICE TECNOLÓGICO que es el 2 de la formula.(Sustituir el 2 por:)

Madera perfecta.− n = 11 / 6Madera con defectos.− n = 10 / 69Nudos admisibles.− N = 9 / 6Muy nudosa.− N = 8 / 6La resistencia a flexión finaliza primero por la rotura de las fibras superiores, segundo por las inferiores portracción, y por ultimo rotura por cortadura de la fibra neutra.