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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA

TÉCNICA FORESTAL

PROYECTO FIN DE CARRERA

Estimación de parámetros de calidad sobre

tableros derivados de la madera a partir de

ensayos no destructivos.

AUTORA:

ANIELA PÉREZ GARCÍA

TUTOR:

IGNACIO BOBADILLA MALDONADO

MAYO 2012

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ ii ~

ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS DE CALIDAD SOBRE

TABLEROS DERIVADOS DE LA MADERA A

PARTIR DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

~ iii ~

Con mi razón apenas, con mis dedos,

con lentas aguas lentas inundadas,

caigo al imperio de los nomeolvides,

a una tenaz atmósfera de luto,

a una olvidada sala decaída,

a un racimo de tréboles amargos.

Caigo en la sombra, en medio

de destruidas cosas,

y miro arañas, y apaciento bosques

de secretas maderas inconclusas,

y ando entre húmedas fibras arrancadas

al vivo ser de substancia y silencio.

Dulce materia, oh rosa de alas secas,

en mi hundimiento tus pétalos subo

con pies pesados de roja fatiga,

y en tu catedral dura me arrodillo

golpeándome los labios con un ángel.

Es que soy yo ante tu color de mundo,

ante tus pálidas espadas muertas,

ante tus corazones reunidos,

ante tu silenciosa multitud.

Soy yo ante tu ola de olores muriendo,

envueltos en otoño y resistencia:

soy yo emprendiendo un viaje funerario

entre tus cicatrices amarillas:

soy yo con mis lamentos sin origen,

sin alimentos, desvelado, solo,

entrando oscurecidos corredores,

llegando a tu materia misteriosa.

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ iv ~

Veo moverse tus corrientes secas,

veo crecer manos interrumpidas,

oigo tus vegetales oceánicos

crujir de noche y furia sacudidos,

y siento morir hojas hacia adentro,

incorporando materiales verdes

a tu inmovilidad desamparada.

Poros, vetas, círculos de dulzura,

peso, temperatura silenciosa,

flechas pegadas a tu alma caída,

seres dormidos en tu boca espesa,

polvo de dulce pulpa consumida,

ceniza llena de apagadas almas,

venid a mí, a mi sueño sin medida,

caed en mi alcoba en que la noche cae

y cae sin cesar como agua rota,

y a vuestra vida, a vuestra muerte asidme,

a vuestros materiales sometidos,

a vuestras muertas palomas neutrales,

y hagamos fuego, y silencio, y sonido,

y ardamos, y callemos, y campanas.

Entrada a la madera

Pablo Neruda




~ v ~

RESUMEN

El objetivo de este estudio fue la validación de modelos estadísticos empleados para evaluar

la pérdida de resistencia de tableros derivados de la madera, de forma no destructiva, con el

paso del tiempo. Dos tableros de partículas y dos de fibras de fábricas distribuidas por la

Península Ibérica fueron analizados, tras haber sido sometidos a tres ciclos de

envejecimiento físico acelerado, mediante tres métodos no destructivos: penetrómetro,

ultrasonido y método de arranque de tornillos. Basándonos en los resultados obtenidos

pudimos concluir que todos los modelos funcionaron bien, aportando correcciones en

algunos casos. Se realizó a su vez un cuarto ensayo de ondas inducidas, para el cual

desarrollamos un modelo propio que no existía con anterioridad y por último, analizamos su

calidad superficial en la Oklahoma State University (EE.UU.) mediante un rugosímetro,

concluyendo que este equipo pudo ser empleado con precisión en el experimento.

Palabras clave: Tableros derivados de la madera, envejecimiento físico acelerado,

penetrómetro, ultrasonido, método de arranque de tornillos, ondas inducidas, rugosímetro.

ABSTRACT

The objective of this study was to determine verification of statistical models used to

evaluate strength loss of wood composites non-destructively as function of time.

Commercially manufactured particleboard and medium density (MDF) panels in Spain and

Portugal were used, after they were exposed to three weathering cycles, employing three

non-destructive methods, namely: probing, ultrasound and screw withdrawal resistance

meter. Based on the findings in this work it can be concluded that all models worked with

some modified data. Fourth method was used, stress wave propagation, in order to develop

its own model, which doesn’t exist before. In addition to about objective surface roughness

of these samples was also determined by using stylus method at Oklahoma State University

(U.S.A.) and it was found that this stylus equipment can be used accurately for the

experiment.

Key words: wood composites, weathering cycles, probing, ultrasound, screw withdrawal

resistance meter, stress wave propagation, stylus method.

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ vi ~

ÍNDICE

Resumen................................................................................................................................................. vi

Índice de figuras.................................................................................................................................. viii

Índice de tablas................................................................................................................................... xiii

1. INTRODUCCIÓN............................................................................................................................... 1

2. OBJETIVOS......................................................................................................................................... 5

3. ANTECEDENTES................................................................................................................................ 7

4. MATERIAL DE ENSAYO................................................................................................................. 14

4.1. PROCEDENCIA Y OBTENCIÓN DE LAS PROBETAS...................................................... 15

4.2. RESEÑA HISTÓRICA.............................................................................................................. 18

4.2.1. Nacimiento y evolución de los tableros estructurales....................................... 18

4.2.2. Origen del tablero de partículas............................................................................. 18

4.2.3. Origen del tablero de fibras..................................................................................... 19

4.3. DESCRIPCIÓN DE LOS TABLEROS.................................................................................... 21

4.3.1. Tableros de partículas................................................................................................ 21

4.3.2. Tableros de fibras....................................................................................................... 26

4.4. AGENTES DEGRADADORES DE LA MADERA DE ORIGEN ABIÓTICO..................... 29

4.4.1. Ciclos de envejecimiento físico acelerado............................................................ 32

5. METODOLOGÍA.............................................................................................................................. 34

5.1. MEDIOS Y EQUIPOS.............................................................................................................. 35

5.2. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS........................................................................................... 42

5.2.1. Resistencia a la penetración de una varilla (Pilodyn)......................................... 43

5.2.2. Técnicas de ultrasonidos por transmisión (Sylvatest Duo)............................... 45




~ vii ~

5.2.3. Método de arranque de tornillo (MAT)................................................................ 48

5.2.4. Método de vibración inducida (Microsecond Timer)........................................ 50

5.3. ENSAYOS DESTRUCTIVOS.................................................................................................. 51

5.3.1. Dimensiones................................................................................................................. 51

5.3.2. Densidad....................................................................................................................... 53

5.3.3. Contenido de humedad............................................................................................ 54

5.3.4. Ensayo de Flexión....................................................................................................... 55

6. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS............................................................................... 59

6.1. RESULTADOS GENERALES.................................................................................................. 60

6.2. VALORACIÓN DEL ENVEJECIMIENTO Y LÍNEAS DE TENDENCIA............................ 61

6.3. APLICACIÓN REAL DE MODELOS DE REGRESIÓN....................................................... 65

6.4. RESUMEN COMPROBACIÓN MODELOS ESTADÍSTICOS........................................... 88

6.5. PROPUESTA DE MODELO ESTADÍSTICO PARA LA ESTIMACIÓN CON ONDAS

INDUCIDAS (MICROSECOND TIMER, FAKOPP)..................................................................... 90

6.6. ANÁLISIS DE LA RUGOSIDAD SUPERFICIAL................................................................... 93

7. CONCLUSIONES............................................................................................................................. 97

AGRADECIMIENTOS........................................................................................................................ 100

FUENTES BIBLIOGRÁFICAS............................................................................................................. 101

ANEXOS................................................................................................................................................107

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ANIELA P. GARCÍA

~ viii ~

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1: Esquema de las probetas base de la investigación................................................... 15

Figura 2: Tipos de tableros empleados (Probetas España)....................................................... 15

Figura 3: Tipos de tableros empleados (Probetas EE.UU.)........................................................ 16

Figura 4: Secuencia gráfica de pesos de la probeta EPL I. 1 hasta alcanzar el

acondicionamiento............................................................................................................................. 17

Figura 5: Secuencia gráfica de pesos de la probeta EPU I. 1 hasta alcanzar el


Figura 6: Secuencia gráfica de pesos de la probeta EFF I. 1 hasta alcanzar el


Figura 7: Secuencia gráfica de pesos de la probeta EFV I. 1 hasta alcanzar el


Figura 8: Efecto del envejecimiento sobre tablero de fibras y partículas

respectivamente.................................................................................................................................. 32

Figura 9: Cámara climática y probetas en fase de acondicionamiento................................. 35

Figura 10: Balanza digital Gibertini EU-600.................................................................................. 36

Figura 11: Flexómetro........................................................................................................................ 36

Figura 12: Calibre digital Mitutoyo.................................................................................................. 36

Figura 13: Baño de agua BUNSEN.................................................................................................. 37

Figura 14: Arcón congelador JP SELECTA.................................................................................... 37

Figura 15: Estufa SELECTA 200........................................................................................................ 38

Figura 16: Pilodyn 6J Forest de la marca Proceq........................................................................ 38

Figura 17: Sylvatest Duo.................................................................................................................... 39

Figura 18: Screw Withdrawal Force Meter o Máquina de Arranque de Tornillos de la

empresa Fakkop.................................................................................................................................. 39

Figura 19: Microsecond Timer de la marca Fakopp midiendo en microsegundos la

propagación de la onda.................................................................................................................... 40

Figura 20: Taladradora AEG y detalle del taladro sobre las probetas................................... 40




~ ix ~

Figura 21: Máquina de ensayo universal....................................................................................... 41

Figura 22: Hommel Tester T500...................................................................................................... 41

Figura 23: Esquema Pilodyn............................................................................................................. 44

Figura 24: Detalle de la penetración de la varilla del Pilodyn en la probeta........................ 44

Figura 25: Método de transmisión en ultrasonidos.................................................................... 45

Figura 26: Esquema Sylvatest Duo.................................................................................................. 46

Figura 27: Esquema Máquina de arranque de tornillos, Fakopp............................................ 48

Figura 28: Esquema Microsecond Timer, Fakopp....................................................................... 50

Figura 29: Dimensiones de las probetas....................................................................................... 51

Figura 30: Flexión................................................................................................................................ 55

Figura 31: Descripción del aparato de flexión............................................................................. 56

Figura 32: Gráfica de la evolución de la deformación producida en la probeta y datos

proporcionados por el software de la máquina de ensayos universal.................................. 57

Figura 33: Gráfico de resultados de los ensayos destructivos y no destructivos sobre

tablero de partículas Losan............................................................................................................... 62


tablero de partículas Unemsa.......................................................................................................... 63


tablero de fibras Finsa........................................................................................................................ 63


tablero de fibras Valbopan............................................................................................................... 64

Figura 37: Gráfico en el que se representa la comparación entre la densidad obtenida a

partir del ensayo destructivo con la densidad estimada a partir del equipo no destructivo

Pilodyn................................................................................................................................................... 65

Figura 38: Gráfico en el que se representa la comparación entre la densidad real y la

densidad estimada con Pilodyn para tableros de partículas.................................................... 66


densidad estimada con Pilodyn para tableros de fibras........................................................... 66


densidad estimada con Pilodyn tras la corrección para tableros de fibras envejecidos... 67

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ x ~



Sylvatest................................................................................................................................................. 68


densidad estimada con Sylvatest para tableros de partículas................................................. 68


densidad estimada con Sylvatest para tableros de fibras......................................................... 69


densidad estimada con Sylvatest tras la corrección para tableros de fibras

envejecidos............................................................................................................................................69



MAT........................................................................................................................................................ 70


densidad estimada con MAT para tableros de partículas......................................................... 70


densidad estimada con MAT para tableros de fibras................................................................ 71


densidad estimada con MAT tras la corrección para tableros de fibras sin

envejecimiento..................................................................................................................................... 71

Figura 49: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR obtenido a partir

del ensayo destructivo con MOR estimado a partir del equipo no destructivo

Pilodyn................................................................................................................................................... 72

Figura 50: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR real y MOR

estimado con Pilodyn para tableros de partículas...................................................................... 72


estimado con Pilodyn para tableros de fibras............................................................................. 73

Figura 52: Gráfico en el que se representa la comparación MOR real y MOR estimado

con Pilodyn tras la corrección para tableros de fibras envejecidos....................................... 73

Figura 53: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR real obtenido a

partir del ensayo destructivo con MOR estimado a partir del equipo no destructivo

Sylvatest................................................................................................................................................. 74


estimado con Sylvatest para tableros de partículas................................................................... 74




~ xi ~

Figura 55: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR y MOR estimado

con Sylvatest para tableros de fibras............................................................................................. 75


con Sylvatest tras la corrección para tableros de fibras envejecidos..................................... 75

Figura 57: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR real obtenido a

partir del ensayo destructivo con MOR estimado a partir del equipo no destructivo

MAT........................................................................................................................................................ 76


estimado con MAT para tableros de partículas........................................................................... 76

Figura 59: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR y MOR estimado

con MAT para tableros de fibras..................................................................................................... 77


con MAT tras la corrección para tableros de partículas con y sin envejecimiento............. 77


con MAT tras la corrección para tableros de fibras nuevos..................................................... 78

Figura 62: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE obtenido a partir

del ensayo destructivo con MOE estimado a partir del equipo no destructivo Pilodyn... 79

Figura 63: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE real y MOE

estimado con Pilodyn para tableros de partículas...................................................................... 79


estimado con Pilodyn para tableros de fibras............................................................................. 80


con Pilodyn tras la corrección para tableros de partículas envejecidos................................ 80

Figura 66: Gráfico en el que se representa la comparación MOE real y MOE estimado

con Pilodyn tras la corrección para tableros de fibras envejecidos....................................... 81

Figura 67: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE real obtenido a

partir del ensayo destructivo con MOE estimado a partir del equipo no destructivo

Sylvatest................................................................................................................................................. 82


estimado con Sylvatest para tableros de partículas................................................................... 82

Figura 69: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE y MOE estimado

con Sylvatest para tableros de fibras............................................................................................. 83


con Sylvatest tras la corrección para tableros de partículas envejecidos............................. 83

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ xii ~


con Sylvatest tras la corrección para tableros de fibras envejecidos..................................... 84

Figura 72: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE real obtenido a

partir del ensayo destructivo con MOE estimado a partir del equipo no destructivo

MAT........................................................................................................................................................ 85


estimado con MAT para tableros de partículas........................................................................... 85

Figura 74: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE y MOE estimado

con MAT para tableros de fibras..................................................................................................... 86


con MAT tras la corrección para tableros de partículas sin envejecimiento........................ 86


con MAT tras la corrección para tableros de fibras nuevos y envejecidos.......................... 87

Figura 77: Interacción de los factores tipo de tablero y envejecimiento sobre el modelo

Microsecond Timer, Fakopp............................................................................................................. 90

Figura 78: Ajuste de regresión para la Densidad........................................................................ 91

Figura 79: Ajuste de regresión para la Resistencia a la Flexión............................................... 91

Figura 80: Ajuste de regresión para el Módulo de elasticidad en Flexión............................ 92

Figura 81: Esquema de cálculo de Ra y Rz................................................................................... 93

Figura 82: Rugosímetro midiendo la rugosidad superficial de una de las muestra........... 94

Figura 83: Típico perfil de rugosidad de muestras nuevas y sometidas a un ciclo de

envejecimiento..................................................................................................................................... 94

Figura 84: Rugosidad superficial de los tableros nuevos y tras ser sometidos a

envejecimiento..................................................................................................................................... 96

ANEXOS

Figure 1. Control samples and those exposed to weathering……………………………….…....... 113

Figure 2. Typical roughness profiles of control and weathered samples…………………….... 114

Figure 3. Average surface roughness…………………………………...........................……………..……. 117




~ xiii ~

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Descripción de los tableros objeto de estudio............................................................ 15

Tabla 2: Secuencia de pesos de las probetas testigo hasta alcanzar el


Tabla 3: Dimensiones de las partículas de madera en tableros de partículas..................... 21

Tabla 4: Variación dimensional unitaria del tablero de partículas.......................................... 23

Tabla 5: Conductividad térmica del tablero de partículas........................................................ 24

Tabla 6: Aislamiento acústico de los tableros de partículas..................................................... 24

Tabla 7: Valores calculados con probetas pequeñas y libres de defectos........................... 24

Tabla 8: Variación dimensional unitaria del tablero de fibras MD.......................................... 27

Tabla 9: Conductividad térmica del tablero de densidad media............................................ 28

Tabla 10: Aislamiento acústico de los tableros de fibra de densidad media....................... 28

Tabla 11: Valores calculados con probetas pequeñas y libres de defectos......................... 28

Tabla 12: Datos técnicos de Pilodyn 6J Forest............................................................................. 38

Tabla 13: Esquema resumen Ensayos NDT empleados en el Proyecto................................ 42

Tabla 14: Esquema resumen de los parámetros a obtener a partir de los Ensayos

Destructivos y sus correspondientes normas de aplicación según las cuales nos hemos

regido a la hora de su realización................................................................................................... 51

Tabla 15: Resumen resultados ensayos destructivos y no destructivos sobre tablero de

partículas Losan................................................................................................................................... 61


partículas Unemsa............................................................................................................................... 61


fibras Finsa............................................................................................................................................ 61


fibras Valbopan.................................................................................................................................... 61

Tabla 19: Resumen comportamiento del modelo Pilodyn....................................................... 88

Tabla 20: Resumen comportamiento del modelo Sylvatest..................................................... 88

Tabla 21: Resumen comportamiento del modelo MAT............................................................ 89

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ xiv ~

Tabla 22: Valores de rugosidad superficial................................................................................... 95

ANEXOS

Tabla 23: Contenido de humedad en porcentaje.................................................................... 107

Tabla 24: Justificación estadística del modelo Microsecond Timer, Fakopp...................... 109

Table 1. Panel types characteristics and origin places……………………………………………………. 113

Table 2. Surface Roughness values……………………………………………………..………………………..... 116




~ 1 ~

INTRODUCCIÓN

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 2 ~

1. INTRODUCCIÓN

La madera es uno de los recursos de más antiguo uso por el hombre, como fuente de

energía y como materia prima. Así lo atestigua su etimología castellana, según la cual

proviene del latín materia. Esta es también la raíz del vocablo “materia”, cuya primera

acepción es la “realidad primaria de la que están hechas las cosas1”.

La madera es un recurso natural que suma a su calidez, belleza y cualidades

tecnológicas el hecho de ser totalmente renovable, de acuerdo con los sistemas de

gestión que la Ciencia Forestal viene desarrollando desde el siglo XVIII, y al contrario

que otros muchos recursos como el petróleo o los minerales.

Lejos de reducirse su importancia como materia prima y fuente de energía, la demanda

mundial de madera ha sido creciente, como atestiguan los informes de la FAO, en que

se constata un incremento en la superficie objeto de aprovechamiento maderero del

130% entre 1960 y 1995, y se prevé un aumento de dicha superficie del 63% entre los

años 1995 y 20202. (TOLOSANA ESTEBAN, Eduardo, et al. 2004)

Poco a poco la madera va recobrando parte de su antiguo mercado como material

estructural. Hoy en día la madera laminada está presente en gran cantidad de

polideportivos, piscinas, instalaciones comerciales, etc.

En toda Europa el sector de la madera ha realizado un notable esfuerzo a la hora de

normalizar todos los aspectos referidos a la calidad del producto y la seguridad en su

diseño, cálculo y puesta en obra.

Debemos, por tanto, estar todos orgullosos del pasado y presente de la madera, de

trabajar con un material infinitamente renovable y absolutamente ecológico que en su

crecimiento, puesta en obra, servicio y reutilización al final de su vida productiva nos

permite no sólo minimizar los impactos medioambientales negativos contra nuestro

entorno sino efectuar impactos positivos (fijación de CO2 atmosférico, regulación del

clima, refugio de vida silvestre, minimización del consumo energético, etc.).

(FERNÁNDEZ-GOLFÍN SECO, Juan Ignacio, et al. 2003)

Sin embargo, el rendimiento de la industria de la madera es muy pequeño. En un

mueble, por ejemplo, se aprovechan únicamente el 30-40% de la madera del árbol

cortado, mientras los recortes y residuos (ramas, corteza, puntas y serrín) constituyen

del 60-70%.

La aparición del tablero de partículas ha revolucionado la industria de la madera,

elevando el rendimiento obtenido a un 80% y más, frente al 30-40%, anteriormente

mencionado.

1 Diccionario de la Lengua. Real Academia Española. Vigésima primera edición, 1992.

2 D. P. Dykstra y R. Heinrich. Actas del XI Congreso Forestal Mundial. Antalya (Turquía, 1997).




~ 3 ~

La experiencia de los últimos años ha demostrado que los tableros de partículas de

calidad superan la de otros muchos elementos de madera, en cuanto a sus características

tecnológicas se refiere. (GINZEL, Walter; PERAZA, César. 1966)

Estos tableros están formados por la unión de partículas de madera mediante adhesivos

termoendurecibles mientras que los tableros de fibras están formados por células

individualizadas de madera, ya sean traqueiadas o fibras o fibrotraqueidas o cualquier

otro tipo de célula vegetal. (VIGNOTE PEÑA, Santiago; MARTÍNEZ ROJAS, Isaac.

2006)

El desconocimiento y la falta de información sobre la madera y sus productos derivados

ha sido en ocasiones un problema y de forma particular cabe mencionar dos aspectos

que a veces han tenido una incidencia negativa.

1) Su degradación por distintos agentes. Problema que se soluciona con técnicas de

protección de la madera, tanto en su vertiente xilófaga, ignífuga y abiótica.

2) Su higroscopicidad, por la cual la madera intercambia agua según el ambiente en que

se encuentre. Problema que se soluciona con su correcto secado y acondicionado.

(PERAZA SÁNCHEZ, Fernando, et al. 2001)

Para evaluar la calidad de dichos tableros tras el paso del tiempo contamos con métodos

destructivos, aquellos en los que se destruye total o parcialmente el material a ensayar

para hallar las propiedades mecánicas a determinar y métodos no destructivos, también

llamado END, o en inglés NDT de nondestructive testing, los cuales conforman

cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus

propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los ensayos no destructivos

implican un daño imperceptible o nulo, pero en general nos proveen de datos menos

exactos acerca del estado de la variable a medir que los ensayos destructivos.

Tanto Isidoro Blázquez Muñoz con su Proyecto “Estimación mediante modelos no

destructivos de las características mecánicas de los tableros derivados de la madera de

tipo estructural” como Miguel Martín de Hijas Iglesias con el suyo “Estimación del

envejecimiento físico y biológico de los tableros derivados de la madera mediante

métodos no destructivos” pudieron comprobar la veracidad de los resultados obtenidos

con métodos no destructivos frente a los obtenidos con métodos destructivos, contando

con las ventajas que ofrecen los primeros respecto a los segundos, ya que están

resultando ser una herramienta útil y eficaz para diagnosticar “in situ” elementos

estructurales de derivados de la madera. A partir de todo esto, se elaboraron una serie de

modelos.

El objetivo de este Proyecto es comprobar si los datos obtenidos a través de la

utilización de los modelos anteriormente mencionados, se ajustan a los resultados

medidos en la realidad mediante métodos destructivos en laboratorio. En este caso

vamos a emplear probetas de dos tableros de partículas y de dos tableros de fibras de

calidades estándar y procedentes de distintas fábricas distribuidas por la Geografía

Peninsular, diferentes a los utilizados en trabajos anteriores.

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 4 ~

Analizaremos de este modo, si los modelos son efectivos para otro tipo de tableros,

pudiendo ampliarse su radio de aplicación.

Los ensayos que llevaremos a cabo en las probetas previamente sometidas a

envejecimiento físico acelerado según la norma UNE-EN 321 del año 2002, simulando

un ataque abiótico (agentes destructores no vivos) con el que conseguiremos disminuir

las propiedades físicas y mecánicas de los tableros derivados de la madera como si

hubieran transcurrido varios años, son las siguientes:

- Ensayo de penetración de una varilla o de penetrómetro (Pilodyn)

- Técnicas de ultrasonidos por transmisión (Sylvatest Duo)

- Ensayo de arranque de tornillo (Máquina de arranque de tornillo MAT, Fakopp)

- Método de vibración inducida (Microsecond Timer, Fakopp)

Tras analizar los resultados obtenidos, si éstos no se ajustasen al modelo, se podría

proponer uno nuevo o una corrección, más próxima a la realidad de nuestro estudio.




~ 5 ~

OBJETIVOS

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 6 ~

2. OBJETIVOS

Mediante la realización de este Proyecto se persiguen tres objetivos fundamentales:

- Demostrar si los modelos desarrollados en trabajos anteriores para determinar las

propiedades físico-mecánicas de tableros de madera previamente envejecidos a través

de la utilización de métodos no destructivos, son aplicables a una muestra formada por

probetas de dos tableros de partículas y de dos tableros de fibras de calidad estándar

procedentes de fábricas distribuidas por la Península Ibérica y en el caso de que los

resultados no se ajustasen a los obtenidos mediante métodos destructivos, proponer la

correspondiente corrección.

- Elaborar un nuevo modelo estadístico para el equipo no destructivo Microsecond

Timer, Fakopp el cual no se había analizado con anterioridad.

- Realizar un análisis de la rugosidad superficial mediante un método no destructivo y

portátil, siguiendo también la filosofía de control en obra o industria aplicada en el resto

del proyecto. Se analizará así mismo su evolución con el envejecimiento del tablero.

Este último objetivo se realizará en colaboración con la Oklahoma State University

(Stillwater, EE.UU.) durante una estancia de dos meses y medio en sus instalaciones.




~ 7 ~

ANTECEDENTES

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 8 ~

3. ANTECEDENTES

En la evaluación de estructuras existentes, ya sea en obras rehabilitación o de

consolidación, las técnicas no destructivas pueden resultar, en muchos casos, de gran

utilidad en la toma de decisiones.

Es por esto que se está investigando desde hace años, la validez de las técnicas no

destructivas frente a los métodos destructivos tradicionales.

A continuación se refieren algunos de estos estudios;

En el trabajo titulado “Structural mechanics of wood composite material I:

Ultrasonic evaluation of internal bond strength during an accelerated aging test”

(SUN, Yu-Guo; ARIMA, Takanori. 1998) sus autores intentan observar de una

forma indirecta la variación de las uniones internas de diferentes tipos de

tableros durante un proceso de envejecimiento físico acelerado, mediante la

técnica del ultrasonido.

Para dicho estudio se utilizan 120 probetas en total, de 5x5 cm cada una,

procedentes de tableros de partículas (Particleboard PB) y de OSB (Oriented

Strand Board) con un contenido de humedad del 12 %. Dichas probetas son

sometidas a un ensayo de envejecimiento físico acelerado que consiste en su

inmersión en agua hirviendo para posteriormente introducirlas en una estufa a

temperatura de 105 ºC.

Una vez finalizado el tratamiento se estudió para ambos tableros:

- La relación entre el tiempo del tratamiento y la hinchazón producida en

las probetas durante ese tiempo (en inglés Springback).

- La relación entre el estado interno de las probetas (en inglés Internal

bond strength) y la hinchazón producida.

- La relación entre la hinchazón y la velocidad de la onda de ultrasonido.

- La relación entre la velocidad de la onda de ultrasonido y el estado

interno de las probetas.

Los resultados obtenidos de las dos primeras relaciones es que con el aumento

del tiempo del tratamiento de envejecimiento la hinchazón crece, disminuyendo

progresivamente las propiedades internas de las probetas, debido a las

discontinuidades creadas en el interior de las mismas. Esto ocurre para ambos

tableros, pero de diferente forma, ya que mientras en el OSB la hinchazón crece

rápidamente al poco tiempo del inicio del tratamiento perdiendo también




~ 9 ~

rápidamente sus propiedades internas, en el PB lo hace más progresivamente,

tardando aproximadamente el doble del tiempo. Con lo que se concluye que el

OSB es dañado o debilitado fácilmente durante el tratamiento de envejecimiento

acelerado.

La velocidad del ultrasonido se midió tanto en dirección longitudinal como en

espesor, obteniéndose los resultados siguientes con las otras dos relaciones:

mientras que la velocidad decrece prácticamente de forma lineal con el

incremento del hinchazón y con la disminución de las propiedades internas en

ambas direcciones medidas en PB y en dirección del espesor en OSB

obteniéndose además unas altas correlaciones, en la dirección longitudinal para

OSB no se obtienen valores significativos debido a que sus partículas o astillas

superan en ocasiones el tamaño de las probetas (5 x 5 cm), por lo que la onda

pasa directamente a través de las fibras, sin necesidad de esquivar las

discontinuidades creadas por las partículas en el interior de las probetas.

Con los resultados se llega a la conclusión de que el ultrasonido es válido para

estimar el estado interno de los tableros de madera compuestos por partículas de

pequeño tamaño, como los PB, durante un proceso de envejecimiento físico

acelerado.

Nota del autor: La problemática, de medición con ultrasonidos de probetas de

OSB de este tamaño (5 x 5 cm), desaparecería aumentando las dimensiones de

éstas por encima del tamaño de las virutas utilizadas, encontrándose así la onda

de ultrasonidos varias virutas a su paso por la probeta, pudiendo ser examinada

correctamente.

En el estudio titulado “Relationship between stress wave transmision time and

bendling strength of deteriorated oriented strandboard” (J. ROSS, Robert, et al.

2003) sus autores estudiaron la influencia del peso, de la velocidad de

transmisión de la onda inducida y del módulo de rotura (MOR) en probetas de

tableros de virutas orientadas (OSB, del inglés Oriented Strandboard) sometidas

a envejecimiento biológico.

A unas probetas de OSB de dimensiones de 12,7 x 25,4 x 305 mm se les inoculó

el hongo “Gloephyllum trabceum” mediante extracto de malta y agar (MEA del

inglés Malt extract agar) y se introdujeron en una cámara incubadora a una

humedad relativa del 70 % y una temperatura de 27 ºC.

Las probetas fueron sometidas a distintos ensayos no destructivos en las semanas

0, 2, 4, 6, 8 y 11 después de la exposición al hongo.

Con los resultados obtenidos en los diferentes ensayos se ve que la velocidad de

la onda inducida disminuye conforme aumenta el daño producido por el hongo,

bajando la resistencia de las probetas, comprobándose una vez más que la

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 10 ~

inversa del tiempo de transmisión es un buen pronosticador del módulo de

rotura, tal y como ya se demostró en anteriores investigaciones realizadas por

Pellerin et al., 1985, mientras que la pérdida de masa no lo es, ya que al

principio ésta es casi nula mientras que el MOR disminuye progresivamente.

Con esto se llega a la conclusión de que se detecta mejor la pérdida de

resistencia con los ensayos no destructivos de vibración inducida que con la

pérdida de masa.

En el estudio titulado “Estimación de la densidad de la madera aserrada de

conífera mediante técnicas no destructivas de arranque de tornillos y

penetrómetro y su aplicación en la estimación del módulo de elasticidad”

(BOBADILLA MALDONADO, Ignacio, et al. 2007) sus autores efectuaron

medidas indirectas de la densidad de la madera mediante métodos no

destructivos, como la penetración de una varilla con penetrómetro o el arranque

de tornillos, sobre probetas procedentes de 395 vigas de tamaño estructural de

Pinus radiata D. Don (155), Pinus sylvestris L (120), y Pinus nigra Arn (120).

Su objetivo principal fue tratar de establecer una metodología, para la estimación

en obra de la densidad, cuando se realizan tareas de mantenimiento,

rehabilitación o restauración.

Obtuvieron relaciones estadísticamente significativas entre los valores obtenidos

en los ensayos no destructivos y la densidad real de las piezas. A partir de esto,

propusieron tres modelos de estimación de la densidad, lo cual permitía con

posterioridad la estimación, junto con los sistemas de ultrasonidos, del módulo

de elasticidad de las piezas y su clasificación.

En el estudio “Evaluación de propiedades físicas y mecánicas de los tableros

OSB utilizando técnicas de ensayo no destructivas” (MORALES, Elen Ap., et

al. 2007) sus autores investigaron la eficiencia de la técnica de ultrasonidos en la

estimativa de parámetros físicos y mecánicos de tableros OSB comerciales de

Brasil.

Fueron estudiados tableros de uso estructural OSB/3, uno con 15 mm de espesor

y otro con 25 mm. Están constituidos por 3 capas, siendo las dos capas externas,

paralelas entre sí, de virutas orientadas, en la dirección del largo del tablero, y la

capa interna de virutas dispuestas en dirección perpendicular a las externas. De

cada tablero se sacaron 30 probetas para determinar las características físicas y

mecánicas, de humedad, densidad, hinchamiento en espesor, absorción de agua,

módulo de elasticidad en las direcciones longitudinal y transversal, módulo de

resistencia a flexión en las direcciones longitudinal y transversal y resistencia a

tracción perpendicular a las caras de los tableros. Después fueron realizados los

ensayos no destructivos con el equipamiento de ultrasonidos.




~ 11 ~

Con los valores obtenidos de velocidades y constantes elásticas diferenciados en

las direcciones longitudinal y transversal se demuestra que es posible detectar la

variación de características mecánicas de placas OSB utilizando el ultrasonido,

verificando así lo ya dicho anteriormente por otros autores. (BEKHTA et al.,

2002) Además los bajos coeficientes de determinación obtenidos muestran la

homogeneidad de los tableros OSB, aunque a través de ultrasonidos fue posible

verificar que, en el espesor, los tableros presentan mayor heterogeneidad que a

lo largo de las direcciones principales.

En el estudio “Density estimation by vibration, screw withdrawal resistance and

probing in particle and medium density fibre boards” (BOBADILLA

MALDONADO, Ignacio, et al. 2008) sus autores ensayaron con 228 probetas de

dimensiones 1000 x 50 x 22 mm, de tableros de partículas y de fibras de

densidad media con el objeto de establecer un modelo de estimación de la

densidad a partir de ensayos no destructivos como el método de arranque de

tornillos, penetrómetro Pilodyn, ultrasonidos y vibraciones inducidas.

Tras ello llegaron a las siguientes conclusiones; para la estimación de variación

de la densidad en dichas estructuras derivadas de la madera los mejores

resultados se lograron, en general, con el método de vibración, especialmente

ultrasonido, para el cual se obtuvieron en el caso de tableros de fibras

coeficientes de determinación del 80% mientras que en el caso de los métodos

mecánicos el más adecuado fue el penetrómetro Pilodyn, que en el caso de

tableros de fibra alcanza coeficientes de determinación cerca del 69%. Por

último, para tableros de partículas, recomendaban un mayor número de muestras

de ensayo, preferiblemente de diversas fuentes, con el fin de obtener una gama

más amplia de densidades consiguiendo así una distribución normal.

En el estudio “Non-Destructive Methods to Estimate Physical and Biological

Aging of Particle and Fibre Boards” (BOBADILLA MALDONADO, Ignacio, et

al. 2009) sus autores pretendían estudiar la relación entre envejecimiento,

cambios mecánicos y físicos y ensayos no destructivos. Para ello emplearon 192

probetas de diferentes tipos de tableros de partículas y de densidad media tanto

de calidad estándar como resistentes a la humedad en los cuales se analizaron

sus propiedades físicomecánicas reales y mediante métodos no destructivos

(ondas, ultrasonidos y vibraciones acústicas inducidas) tras someterlos a ciclos

de envejecimiento físico y biológico acelerado en laboratorio para finalmente

establecer una serie de modelos.

Concluyeron que existe una fuerte relación estadística entre la disminución de

las propiedades físicas y mecánicas y los valores no destructivos obtenidos

durante el proceso de envejecimiento de los tableros así como diferencias

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ANIELA P. GARCÍA

~ 12 ~

significativas en los parámetros medidos entre los diferentes ciclos de

envejecimiento siendo mayor el deterioro en los primeros.

Los mejores modelos de predicción en general se obtuvieron por métodos

acústicos, ultrasonidos, así como con vibraciones inducidas. La elección de uno

u otro método dependerá entonces de la ubicación de los tableros (en una fábrica

o un edificio) y las posibilidades económicas.

En el estudio “In situ acoustic methods to estimate the physical and mechanical

aging of oriented strand board” (BOBADILLA MALDONADO, Ignacio, et al.

2011) el principal objetivo que perseguían sus autores fue el de examinar los

métodos no destructivos y portátiles para estimar las propiedades físicas y

mecánicas de tableros de virutas orientadas y su relación con el deterioro del

material durante una prueba de envejecimiento en laboratorio.

Ensayaron con 184 piezas de tablero OSB, en tres diferentes espesores, 12, 15 y

18 mm que fueron adquiridas en el mercado español, aunque fueron fabricados

por la empresa francesa Kronofrance.

Teniendo en cuenta los resultados del análisis estadístico, pudieron concluir que

existe una fuerte relación entre las mediciones acústicas y la disminución de las

propiedades físicas y mecánicas de los paneles debido al envejecimiento.

Los autores propusieron entonces varios modelos para estimar las propiedades

físicas y mecánicas del tablero, así como su grado de envejecimiento.

Los mejores resultados se obtuvieron utilizando el ultrasonido, aunque la

diferencia en comparación con el método de ondas de impacto no fue demasiado

significativa.

En el estudio “Non-destructive methods to estimate the physical aging of

plywood” (BOBADILLA MALDONADO, Ignacio, et al. 2011) sus autores de

nuevo pretendían estudiar la relación entre envejecimiento, cambios mecánicos y

físicos y ensayos no destructivos pero en este caso sobre madera contrachapada.

176 piezas de madera contrachapada se pusieron a prueba para analizar su

densidad real y estimada usando métodos no destructivos (método de arranque

de tornillos y velocidad ondas de ultrasonido) durante una prueba de laboratorio

de envejecimiento. De los resultados de los análisis estadísticos concluyeron que

existe una fuerte relación entre las mediciones no destructivas llevadas a cabo, y

la disminución de las propiedades físicas de los paneles debido al

envejecimiento. Los autores propusieron también varios modelos para estimar la

densidad del tablero. Los mejores resultados se obtuvieron una vez más con el

ultrasonido.




~ 13 ~

En cuanto al estudio de la calidad superficial de los tableros, ha sido considerable el

trabajo que se ha hecho para desarrollar una técnica que evalúe la rugosidad superficial

tanto de tableros de partículas como de fibras sin embargo aún no se han establecido

unas guías prácticas o procedimientos que, objetivamente, analicen y cuantifiquen la

rugosidad superficial de dichos materiales derivados de la madera.

Algunos avances en este sentido han sido publicados y se recogen a continuación;

En el artículo titulado “Surface roughness analysis of wood composites: a stylus

method” (HIZIROGLU, Salim. 1996) 15 superficies de tableros de fibras fueron

empleadas de las que se obtuvieron tanto la media de la rugosidad, como su

variación y pico máximo de dicha variación, tras haber sido sometidas a un ciclo

de humedad relativa. Su autor pudo concluir que el equipo empleado en el

estudio resultó efectivo para ambos tableros de fibras, de media y alta densidad,

que la densidad del tablero tiene un efecto importante en la rugosidad o suavidad

de la muestra para los tableros de alta densidad aunque en el caso de los tableros

de fibras de densidad media este efecto no resultó ser tan claro y que los

tableros de fibras duros son más estables que los tableros de densidad media.

En el trabajo titulado “Surface characteristics of wood composites manufactured

in Tailand” (HIZIROGLU, Salim, et al. 2004) sus autores emplearon la misma

técnica de análisis de la rugosidad superficial pero sobre tableros de partículas y

fibras fabricados en Tailandia, los cuales no habían sido anteriormente

estudiados.

Con él pretendían ofrecer información de utilidad acerca de la calidad superficial

de los tableros del país, la cual podría ser empleada para mejorar los procesos de

fabricación o tenida en cuenta a la hora de elegirlos para diferentes producciones

posteriores.

En el estudio titulado “Evaluation of surface quality of some Malasyan species

as function of outdoor exposure” (HIZIROGLU, Salim, et al. 2007) sus autores

analizaron la influencia de la exposición al exterior sobre la calidad superficial

de 5 especies de Malasia.

De nuevo se analizaron en cada una de ellas los tres mismos valores de

rugosidad superficial que en las investigaciones anteriores. Tras obtener los

resultados pudieron concluir que el equipo empleado era útil también con

especies tropicales y que la exposición de las muestras durante cuatro semanas al

entorno exterior, reducía su calidad en términos de rugosidad, siendo las dos

primeras semanas las más significativas en dicha reducción.

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 14 ~

MATERIAL DE ENSAYO




~ 15 ~

4. MATERIAL DE ENSAYO

4.1. PROCEDENCIA Y OBTENCIÓN DE LAS PROBETAS

Para la realización de este Proyecto de Investigación se emplearon en total 304 probetas

de las cuales, 256 se utilizaron en la primera parte del estudio en el Laboratorio de

Industrias de los Productos Forestales de la E.U.I.T. Forestal de Madrid, con unas

medidas de 500 mm de longitud, 50 mm de ancho y 16 mm de espesor, mientras que las

48 muestras restantes, que se analizaron en los laboratorios de la Oklahoma State

University de Stillwater en Oklahoma, cuentan con 100 mm de longitud, 100 mm de

ancho y 16 mm de espesor.

Figura 1: Esquema de las probetas base de la investigación.

Todas ellas parten de cuatro tipos de tableros:

TIPO CALIDAD INDUSTRIA CIUDAD PAÍS

Partículas Estándar LOSAN Fuentes, Cuenca España

Partículas Estándar UNEMSA Carballo, A Coruña España

Fibras Estándar FINSA Ourense, Ourense España

Fibras Estándar VALBOPAN Famalicão (Nazaré) Portugal

Tabla 1: Descripción de los tableros objeto de estudio.

Figura 2: Tipos de tableros empleados (Probetas España).

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~ 16 ~

Figura 3: Tipos de tableros empleados (Probetas EE.UU.).

Tras la recepción, organización y marcado de las probetas en el laboratorio de la Unidad

Docente de Industrias de los Productos Forestales de la E.U.I.T. Forestal en la UPM, se

procedió al acondicionamiento de las mismas.

El material está acondicionado cuando alcanza masa constante. Se considera que se ha

alcanzado masa constante cuando dos pesadas consecutivas realizadas en un intervalo

de 24 horas no difieran en más del 0,1 % de la masa del material. (UNE-EN 321: 2002).

Para alcanzarlo introducimos todas las muestras en una Cámara Climática, a una

temperatura de 20 ± 2 ºC y una humedad relativa de 65 ± 5 %, como indican todas las

normas a las que se hace referencia en el desarrollo de este proyecto. Se fueron pesando

cuatro muestras testigo, una de cada tipo de tablero y situadas en lugares separados de la

Cámara, en el transcurso de los días hasta que sus pesos se estabilizaron, lo cual

indicaba que el proceso de acondicionamiento estaba finalizado.

Tabla de pesos:

Tabla 2: Secuencia de pesos de las probetas testigo hasta alcanzar el acondicionamiento.

Probetas Testigo 24/11/2011 01/12/2011 02/12/2011

EPL I. 1 265,87 g 266,77 g 266,79 g

EPU I. 1 266,07 g 266,40 g 266,36 g

EFF I. 1 289,20 g 289,86 g 289,87 g

EFV I. 1 308,16 g 308,95 g 308,97 g




~ 17 ~

Gráficas resultantes:

Figura 4: Secuencia gráfica de pesos de la probeta EPL I. 1 hasta alcanzar el acondicionamiento.

Figura 5: Secuencia gráfica de pesos de la probeta EPU I. 1 hasta alcanzar el acondicionamiento.

Figura 6: Secuencia gráfica de pesos de la probeta EFF I. 1 hasta alcanzar el acondicionamiento.

Figura 7: Secuencia gráfica de pesos de la probeta EFV I. 1 hasta alcanzar el acondicionamiento.

265

265.5

266

266.5

267

P1 P2 P3

mas

a (g

)

Ciclo

Acondicionamiento Tablero Partículas LOSAN

EPL I. 1

265.8

266

266.2

266.4

266.6

P1 P2 P3

mas

a (g

)

Ciclo

Acondicionamiento Tablero Partículas UNEMSA

EPU I. 1

288.5

289

289.5

290

P1 P2 P3

mas

a (g

)

Ciclo

Acondicionamiento Tablero Fibras FINSA

EFF I. 1

307.5

308

308.5

309

309.5

P1 P2 P3

mas

a (g

)

Ciclo

Acondicionamiento Tablero Fibras VALBOPAN

EFV I. 1

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~ 18 ~

4.2. RESEÑA HISTÓRICA

4.2.1. Nacimiento y evolución de los tableros estructurales

La historia de los tableros refleja la evolución de los cambios realizados por la industria

de la madera para dar respuesta a la demanda de productos, a las fuentes de suministros

de materias primas y al aumento de los costes. (PERAZA SÁNCHEZ, Fernando, et al.

2004)

La progresiva dificultad para encontrar madera de grandes escuadrías, y la demanda de

soluciones estructurales que permitieran cubrir grandes luces, de la misma forma que se

hacía con acero u hormigón armado, hizo que se pensara en soluciones consistentes en

unir mediante encolado piezas de madera de pequeñas dimensiones. Esto condujo en

primer lugar, al desarrollo del tablero contrachapado, que es un producto muy eficaz

desde el punto de vista estructural, que permite cubrir aspectos constructivos que la

madera maciza no es capaz de resolver. (GARCÍA ESTEBAN, Luis, et al. 2002)

4.2.2. Origen del tablero de partículas

Una ventaja de los tableros de partículas sobre los contrachapados es que puede ser

mucho mayor la superficie de los primeros, ya que los tableros contrachapados tienen

limitada su longitud a la de la troza de la que se obtiene la chapa.

Inicialmente se intentó fabricar tableros con serrín, pensando que sería un producto

homogéneo, que a su vez se beneficiaría de una materia prima económica. Los tableros

obtenidos con esta materia prima necesitaron proporciones de adhesivo muy grandes

(40% sobre la madera seca) para que las características mecánicas fueran aceptables, lo

que condujo a un producto de gran densidad, muy difícil de mecanizar y de un costo

prohibitivo.

Se utilizaron en estos primeros tableros primitivos, adhesivos de caseína y de

fenolformaldehído. Este último en los años 30 se encontraba en pleno desarrollo para

fabricar los distintos productos conocidos como baquelita.

La primera referencia bibliográfica de la industria de tableros de partículas data del año

1887, siendo su autor el técnico alemán Erns Hubaart, correspondiendo a la obra La

utilización de residuos de madera. Sin embargo, hubo que esperar hasta 1910 para

fabricar viruta de las características adecuadas y aplicar prensas de platos calientes en

una planta piloto. En noviembre de 1936, Pfhol registró la primera patente que

conseguiría fabricar tableros de partículas aglomerados mediante adhesivos sintéticos

utilizando prensa de platos. Cinco años más tarde, la firma Torfit-Werke A.G. de

Haseke, en la ciudad alemana de Bremen, puso en marcha la primera línea de

fabricación de tablero aglomerado, con una producción diaria de 10 t, utilizando una

prensa de 3x2 m, en la que se podría fabricar gruesos de 4 a 25 mm con una densidad de

800 a 1000 kg/m3. También en 1941, el Instituto Fred Fahrni de Zurich, patentó el




~ 19 ~

proceso de tres capas con distinto contenido de humedad en las capas interna y externas,

poniendo en marcha la innovación tecnológica patentada en Suiza en 1943. Un año

antes las firmas Bezner de Ravensburg, Westdeutsche Sperrholtzwerke y la Schüte-

Lanz de Mannheim, ya habían diseñado maquinaria para obtener viruta directamente

de troncos (Bermúdez Alvite, 1998).

Fue precisamente en 1946, cuando Klauditz y Mitarbeiter, adscritos al Instituto de

investigación de la madera de Braunschweig, sentaron las bases del desarrollo

tecnológico de la producción de tableros de partículas, tal y como la conocemos hoy.

En 1951 se introdujo en España la primera industria de este tipo, concretamente en

Valencia, por la firma Vilarrasa Sicra, aunque hubo que esperar unos años para su

puesta en marcha. En Galicia, las primeras fábricas fueron Tafisa en Pontevedra,

comenzando su producción en 1963, Finsa, Padrón en 1965, y Ecar en Mondoñedo,

Lugo, en 1967 (Bermúdez Alvite, 1998).

En 1998, el número de fábricas censadas de tablero de partículas era de 15.

La utilización inicial de los tableros de partículas se hizo con un criterio de sustitución

de los tableros de contrachapado, dado que resultaban mucho más económicos, y en

algunas aplicaciones en interior pueden sustituirlos. El desarrollo de esta industria se

produjo cuando se aprovecharon las propiedades específicas de estos tableros de

partículas para fabricar productos con características propias, como muros cortina,

muebles de oficina o de cocina, mobiliario de uso general, etc. La última etapa en su

utilización ha sido el recubrimiento con chapas decorativas de madera o con laminados

y recubrimientos de productos plásticos, con sobresalientes propiedades mecánicas, de

resistencia a la abrasión, a los productos domésticos o químicos, etc. (GARCÍA

ESTEBAN, Luis, et al. 2002)

4.2.3. Origen del tablero de fibras

El tablero de fibras tiene su origen en el papel. Los antiguos egipcios iniciaron su

desarrollo cuando utilizaron el papiro como soporte de escritura, aunque este estaba

elaborado a partir de una planta acuática. En 105 d.C. los chinos obtuvieron el primer

papel fabricado a partir de madera, mediante su conversión en pulpa, adición de agua y

posterior secado de la mezcla. En Japón, en el siglo VI de nuestra Era, se fabricaba un

material para la construcción, de papel prensado. Un millar de años después, los

progresos técnicos de los siglos XVIII y XIX, permitieron el desarrollo industrial de

este tipo de tableros y de otros productos derivados.

En cuanto a la fabricación de tableros de fibras, ésta tiene su comienzo en EEUU con la

patente Liman en 1858. Sin embargo, su verdadero desrrollo no se alcanzó hasta 1927

con el proceso Mansonite, gracias a los estudios de los técnicos William y Manson en

1924. En 1931, la fabricación de tableros de fibras recibió un gran impulso en Europa,

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 20 ~

gracias a las aportaciones del Dr. Asplund, al introducir el sistema de desfibrado

termomecánico, siendo patentado y comercializado por Desfibrador AB en 1934. De

forma paralela, en 1930 se desarrolló el tablero de fibras duro. Sin embargo, el alto

consumo de energía y agua, en el proceso de vía húmeda, además de no satisfacer la

totalidad de las necesidades del mercado del momento, fundamentalmente de segunda

transformación (mobiliario), hizo que este tipo de tablero tuviera una baja aceptación y

una mediocre sustitución del tablero contarchapado. En España, la primera línea de

tablero de fibras se instaló en 1946 en Valladolid por la empresa Tafisa. Algo más

tarde, concretamente en la década de los años 50 aparece el tablero de fibras de

densidad media MDF, basado en un desfibrado termomecánico similar al tablero de

fibras duro, pero fabricado utilizando un proceso de formación por vía seca. Las

primeras aportaciones para su desarrollo pertenecen a las investigaciones realizadas en

EEUU por Tobin Yates, Miller Hofft y Schuber. Tras las innovaciones realizadas por

la empresa de mobiliario Kroenhler en Kankakee, Illinois, en 1959, en la planta piloto

diseñada por Miller Hofft, consistentes en un desfibrador de doble disco atmosférico y

una formadora de tablero de partículas, el desarrollo de esta industria se apoyó en dos

puntales principales, por un lado, el proceso de vía seca de los tableros de fibras duros y

por otro, la utilización de la tecnología de tableros de partículas. Hurt Ushman

combinó ambos factores y realizó las primeras pruebas en Lebanon, Oregón. Hubo que

esperar hasta 1966 para que se produjeran industrialmente tableros de fibras de densidad

media, concretamente en New York (EEUU), por la firma Deposit. Su tecnología fue

desarrollada por Allied Chemical y Bauer Engineering. Conocida inicialmente como

Alliad Chemical Baraboard, en 1981 pasó a llamarse Celotex. En Europa, la primera

planta de estos tableros se instaló en Ribnitz-Damgarten, antigua República

Democrática Alemana, comenzando a producir en 1973. En España, tres años más tarde,

la empresa Intamasa, en su planta de Cella en Teruel, instaló la primera fábrica de estas

características (Bermúdez Alvite, 1998).

La fabricación de tableros de fibras de densidad media se encuentra en expansión

prácticamente en todo el mundo. (GARCÍA ESTEBAN, Luis, et al. 2002)




~ 21 ~

4.3. DESCRIPCIÓN DE LOS TABLEROS

Un tablero es aquel elemento constituido por material lignocelulósico en el que

predominan dos dimensiones, la longitud y el ancho sobre la otra, el espesor.

4.3.1. Tableros de partículas

Son aquellos que se obtienen mediante la unión encolada de las partículas de madera u

otro material leñoso (bagazo, lino, etc.), utilizando presión y temperatura para lograr la

forma del tablero y el fraguado del adhesivo.

La expresión tableros de partículas es sinónima a la de tableros aglomerados. La

denominación correcta sería “tablero aglomerado de partículas de madera”, pero es más

conocido por cualquiera de las denominaciones anteriores.

La forma y la dimensión de la partícula de madera tienen una gran influencia en las

propiedades del tablero. Las más pequeñas se suelen emplear para las caras externas del

tablero, y las mayores para la cara interna. Las partículas utilizadas suelen tener una

relación entre su longitud y su espesor comprendida entre 60 y 120, (esbeltez = L/e). A

título orientativo puede decirse que se ha demostrado experimentalmente, que las

medidas óptimas para las partículas son las siguientes:

Espesor (mm) Anchura (mm) Longitud (mm)

Partículas de las capas externa 0,1-0,3 2-6 10-20 (30)

Partículas de la capa interna 0,3-0,8 2-8 10-20 (30) Tabla 3: Dimensiones de las partículas de madera en tableros de partículas.

En la fabricación de este tipo de tablero, es utilizable cualquier tipo de especie de

madera, aunque se prefieren aquellas cuya densidad sea inferior a 600kg/m3, aunque las

más utilizadas en la obtención de partículas son: pino, chopo y eucalipto.

Actualmente se introducen en las líneas de fabricación materiales reciclados de madera

y derivados que en ocasiones suponen un elevado porcentaje del total de materia que

conforma el tablero.

Par encolar las partículas de madera entre sí se utilizan adhesivos. El tipo de adhesivo

también dependerá de la aplicación del tablero, así los mejores adhesivos (más

resistentes y duraderos) se reservan para tableros de aplicaciones estructurales o de uso

en exterior.

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 22 ~

Los adhesivos más utilizados son:

Urea formol “UF” (interior)

Urea melamina formol (exterior)

Fenol formaldehído (exterior)

Isocianato (interior)

Poliuretanos (interior)

Se añaden en el proceso de encolado, aditivos como ceras o parafinas (hidrofugantes),

productos retardantes de la combustión (ignifugantes), insecticidas y fungicidas,

endurecedores y aceleradores del fraguado, etc., con el objetivo de mejorar las

prestaciones de los tableros.

A su vez, como recubrimientos habituales en este tipo de tableros podemos encontrar

chapas de madera natural, papeles impregnados en resina de melanina, laminados de

pvc, laminados de papel, de baja y alta presión, lacas, pinturas y barnices.

En la actualidad la clasificación se realiza según si es estructural o no, y según el

ambiente al que vaya a estar expuesto, según las siguientes clases:

P1: Uso general en ambiente seco.

P2: Aplicación de interior en ambiente seco.

P3: Uso general en ambiente húmedo.

P4: Tablero estructural para uso en ambiente seco.

P5: Tablero estructural para uso en ambiente húmedo.

P6: Tablero estructural de alta prestación para uso en ambiente seco.

P7: Tablero estructural de alta prestación para uso en ambiente húmedo.

A los tipos anteriores, se debe añadir tableros de partículas de características más

ignífugas, cuya reacción al fuego mejora respecto sus valores estándar.




~ 23 ~

Propiedades del tablero de partículas

Contenido de humedad

El contenido de humedad de los tableros de partículas en el momento de su expedición

debe estar comprendido en general, entre el 5 y el 13 % según la norma UNE-EN 312-1,

2004.

Este contenido de humedad puede variar dependiendo de las condiciones de

almacenamiento y de transporte.

Densidad

La densidad puede ser muy variable, dependiendo de la materia prima utilizada, de la

cantidad de adhesivo y del proceso del prensado estando comprendida generalmente

entre 250 – 800 kg/m3. Los tableros de partículas que se utilicen en la construcción

deberán tener como mínimo una densidad de 550 kg/m3. La densidad media para

tableros de fabricación nacional se sitúa en torno a 650 kg/m3.

Estabilidad dimensional

Los tableros de partículas mantienen el carácter higroscópico de la madera, lo que hace

que tanto su contenido en humedad como sus dimensiones tiendan a variar con los

cambios de condiciones atmosféricas.

Los valores aproximados de la variación dimensional unitaria del tablero de partículas

sería la reflejada en la siguiente tabla:

Tipo de tablero Variación dimensional unitaria del tablero en %

Longitud Anchura Espesor

Tablero de partículas 0,05 0,06 0,9

Tabla 4: Variación dimensional unitaria del tablero de partículas.

Cuando se prevea que el tablero va a estar sometido a unas condiciones higrotérmicas

adversas o se requiera una estabilidad dimensional superior, se recomienda utilizar

tableros de partículas resistentes a la humedad.

Para evitar los problemas que pueden ocasionar las variaciones del contenido de

humedad, el tablero debería mecanizarse y trabajarse con el contenido de humedad

correspondiente al de su aplicación final.

Conductividad térmica

Al igual que la madera maciza y en el resto de tableros, depende de la densidad.

En la tabla 5 se recogen los valores de la conductividad térmica en función de la

densidad del tablero.

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ANIELA P. GARCÍA

~ 24 ~

Densidad (kg/m3) Coeficiente de conductividad térmica (kcal/mh

oC)

800-600 0,16

600-500 0,13

500-400 0,11

400-300 0,09 Tabla 5: Conductividad térmica del tablero de partículas.

Aislamiento acústico

Esta propiedad depende fundamentalmente del espesor del tablero.

En la tabla 6 se recogen los valores del aislamiento acústico del tablero en función del

espesor.

Espesor (mm) Aislamiento acústico normalizado (dbA)

10-16 25

17-22 26

22-30 27

Tabla 6: Aislamiento acústico de los tableros de partículas.

Comportamiento al fuego

Las características son similares a las de la madera maciza para los tableros estándar,

pero existe la posibilidad de realizar tratamientos ignifugantes que mejoran el

comportamiento al fuego.

El poder calorífico varía entre 1900 y 4100 kcal/kg dependiendo del tratamiento

ignifugante que incorpore.

Propiedades mecánicas

En términos generales, las propiedades mecánicas de los tableros de partículas son

inferiores a las de la madera maciza, y a las de otros tipos de tablero como los

contrachapados. Por otro lado, las aplicaciones estructurales, son minoritarias en este

tipo de tablero, y estas aplicaciones son las que tienen mayores requerimientos

mecánicos.

Como ejemplo se expone en la tabla 7, la comparativa entre la resistencia a flexión para

una madera de conífera (Pino silvestre) y un tablero de partículas estándar de 19 mm.

Material Densidad

(kg/m3)

Resistencia a

Flexión (N/mm2)

Módulo de

elasticidad (N/mm2)

Tablero de partículas 690 17 2600

Madera de Pino silvestre 520 90 9300

Tabla 7: Valores calculados con probetas pequeñas y libres de defectos.




~ 25 ~

Las propiedades mecánicas más usuales en los tableros de partículas son:

Resistencia a la flexión

Modulo de elasticidad (Comportamiento mecánico en su solicitación más frecuente)

Resistencia a la tracción perpendicular al plano del tablero (Comportamiento de

cohesión entre las partículas que forman el tablero)

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~ 26 ~

4.3.2. Tableros de fibras

Son aquellos formados por la unión de las fibras de la madera, es decir, de las células

individualizadas de la madera, traqueidas si son coníferas o fibras y traqueidas si son

frondosas. La aglomeración se realiza prensando el tablero, según las tres calidades

siguientes:

De baja densidad: Si la densidad es menor a 700 kg/m3.

De alta densidad o más frecuentemente llamados tableros de fibras duro HD: Si

la densidad es superior a 900 kg/m3. Dentro de esta calidad existen dos tipos de

tableros, según el procedimiento de fabricación: Procedimiento seco (2 caras

lisas) y procedimiento húmedo (1 cara lisa).

De media densidad MDF: Si la densidad oscila entre 700 y 900 kg/m

3.

Los tableros de fibras de densidad media son los formados por fibras lignocelulósicas

aglomeradas con resinas sintéticas u otro adhesivo adecuado y prensado en caliente. Su

densidad está comprendida entre 600 y 800 kg/m3.

Las fibras de madera utilizadas en este tipo de tableros se obtienen por procedimientos

mecánicos o semiquímicos. La metodología más habitual es el calentamiento o cocción

de astillas de madera, que posteriormente se hacen pasar por los discos rotativos de un

desfibrador donde los paquetes de fibras se separan. Las especies de madera más

utilizadas en España para la obtención de estas fibras son el pino y el eucalipto (especies

de crecimiento rápido).

Los adhesivos utilizados para unir las fibras de madera entre sí y de esta manera poder

darles resistencia y forma dependerán de la aplicación del tablero, así los mejores

adhesivos (más resistentes y duraderos) se reservan para tableros de aplicaciones

estructurales o de uso en exterior.

Los adhesivos más utilizados son:

Urea formol “UF” (interior)

Urea melamina formol (exterior)

Fenol formaldehído (exterior)

Isocianato

También en este caso se emplean aditivos con el objetivo de mejorar las prestaciones de

los tableros. Se utilizan aditivos como ceras o parafinas (hidrofugantes), productos

retardantes de la combustión (ignifugantes), insecticidas y fungicidas, endurecedores y

aceleradores del fraguado, etc.




~ 27 ~

Propiedades del tablero de fibras

Por tratarse del tipo más habitual, las propiedades que más se describen a continuación

son la de los tableros de fibras de densidad media (DM o MDF), los cuales se

caracterizan por su uniformidad y homogeneidad en todo su espesor. No presentan

problemas para su corte y se mecanizan y molduran con mucha facilidad.

Contenido de humedad

El contenido de humedad de los tableros de fibra de densidad media en el momento de

su expedición debe estar comprendido entre el 4 y el 11% según la norma UNE-EN

622-1, 2004.

Este contenido de humedad puede variar dependiendo de las condiciones de

almacenamiento y de transporte.

Densidad

La norma UNE-EN 316, 2000 especifica que su densidad debe ser igual o superior a

450 kg/m3, y la norma UNE-EN 622-1, 2004 que la tolerancia sobre la densidad media

en el interior del tablero será ± 7%. La densidad media para tableros de fabricación

nacional se sitúa en torno a 730 kg/m3.

Estabilidad dimensional

Debido a la disposición de las fibras en el tablero, este es un material, en general, más

estable dimensionalmente que la madera. Su comportamiento es más desfavorable en el

espesor, aumentando de media un 0,7 % por cada punto de humedad ganada.

Los valores aproximados de la variación dimensional unitaria del tablero de fibras sería

la reflejada en la siguiente tabla:

Tipo de tablero Variación dimensional unitaria del tablero en %

Longitud Anchura Espesor

Fibras Densidad Media MDF 0,05 0,05 0,7

Tabla 8: Variación dimensional unitaria del tablero de fibras MD.

Si se necesita una elevada estabilidad dimensional se recomienda el uso de tableros

resistentes a la humedad.

Conductividad térmica

Al igual que en la madera maciza y en el resto de tableros, depende de la densidad. Para

tableros MDF, la conductividad térmica en función del espesor se recoge en la tabla 9.

Téngase en cuenta que la densidad generalmente disminuye con el incremento del

grosor.

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~ 28 ~

Espesor (mm) Coeficiente de conductividad térmica (kcal/mhoC)

10 0,047

19 0,057

30 0,064

45 0,072 Tabla 9: Conductividad térmica del tablero de densidad media.

Aislamiento acústico

Esta propiedad depende fundamentalmente del espesor del tablero.

En la tabla 10 se indican los valores de aislamiento acústico en función del espesor del

tablero.

Espesor (mm) Aislamiento acústico (DbA)

10-16 25

17-22 27

23-30 28

Tabla 10: Aislamiento acústico de los tableros de fibra de densidad media.

Comportamiento al fuego

Las características son similares a las de la madera maciza para los tableros estándar,

pero existe la posibilidad de realizar tratamientos ignifugantes que mejoran el

comportamiento al fuego. El poder calorífico también es similar al de la madera maciza,

unas 4000 kcal/kg.

Propiedades mecánicas

En términos generales, las propiedades mecánicas de los tableros de fibras son

inferiores a las de la madera maciza, y a las de otros tipos de tablero como los

contrachapados. Pero, hay que tener en cuenta que, las aplicaciones estructurales son

minoritarias en este tipo de tablero, y que estas aplicaciones son las que tienen mayores

requerimientos mecánicos.

Como ejemplo se expone en la tabla 11, la comparativa entre la resistencia a flexión

para una madera de conífera (Pino silvestre) y un tablero de fibras de densidad media

estándar de 19 mm. (MARTÍN DE HIJAS IGLESIAS, Miguel, 2008).

Material Densidad

(kg/m3)

Resistencia a

Flexión (N/mm2)

Módulo de elasticidad

(N/mm2)

Tablero MDF ST 690 33 2600

Madera de Pino silvestre 520 90 9300 Tabla 11: Valores calculados con probetas pequeñas y libres de defectos.




~ 29 ~

4.4. AGENTES DEGRADADORES DE LA MADERA DE ORIGEN ABIÓTICO

Entendemos por agente degradador toda causa que directa o indirectamente interviene

en el deterioro o alteración de la madera.

Los daños de origen abiótico son aquellos en los que no intervienen directamente seres

vivos; no obstante, sus consecuencias pueden ser bastante nocivas. Son principalmente,

los agentes atmosféricos (el sol y la lluvia), los agentes químicos y el fuego.

La madera como materia de origen orgánico (compuesta fundamentalmente por celulosa

y lignina) es especialmente estable. A pesar de ello, por su propia naturaleza constituye

la base de alimentación de organismos vivos del reino vegetal (hongos) y del reino

animal (insectos, moluscos, crustáceos); así mismo puede ser atacada por algunos

compuestos químicos; finalmente la existencia de carbono en la celulosa hace que sea

un material combustible.

Los agentes provocan la degradación de la estructura de la madera y su pérdida de

resistencia por fraccionamiento mecánico; por reacciones químicas que la transforman

en alimento asimilable o en otros compuestos y finalmente por energía, en el caso del

fuego.

No todas las maderas son igualmente atacables y su resistencia a los distintos tipos de

agentes degradantes es diferente, lo que se denomina ‘durabilidad natural’, que junto

con su ‘impregnabilidad’ (aptitud para recibir en su interior un líquido protector) se

pueden considerar los dos conceptos principales de protección de la madera.

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~ 30 ~

Agentes atmosféricos

Los principales agentes atmosféricos o meteorológicos que actúan sobre la superficie de

la madera al exterior y/o sobre la protección superficial de ésta son el sol y la lluvia.

Hay que destacar que ambos actúan en tiempos diferentes.

La madera expuesta al exterior puede calentarse por el sol después de haberse mojado

por la acción de la lluvia o del rocío. El tiempo que la madera permanece mojada es un

parámetro importante y depende de las condiciones meteorológicas locales que afectan

al envejecimiento y degradación de la madera.

a) La acción del sol:

La radiación solar actúa principalmente a través de los rayos ultravioleta y de los rayos

infrarrojos. Los ultravioleta no penetran profundamente en la madera, su acción se

centra en la superficie produciendo modificaciones químicas o en su protección

superficial (acabado).

En la madera desnuda el sol provoca que se degrade la lignina y se pierda cohesión

entre las fibras, haciendo que se desprenda o “deshilache” parte de la superficie, y que

tome un color grisáceo. Posteriormente la lignina degradada se deslava y es arrastrada

por el agua.

La fotodegradación afecta principalmente a la zona más blanda de la madera (la que

crece en primavera) que va desapareciendo y dejando surcos más profundos en la

superficie. Cuando la madera lleva una protección superficial (pintura, barniz,…),

degradan progresivamente las resinas de estos productos de acabado, especialmente

aquellos que no están protegidos por pigmentos.

Los rayos infrarrojos provocan un calentamiento de la zona donde inciden y tienen una

acción indirecta sobre la madera desnuda ya que provocan la aparición de fendas en la

superficie y la subida de resinas, debido al recalentamiento que producen. La aparición

de fendas se origina por la diferencia de humedad entre la superficie y el interior.

Cuando la madera lleva protección superficial, la acción de los rayos infrarrojos, acelera

el envejecimiento de la resina del acabado. Su acción es muy perjudicial porque, tarde o

temprano, provocan la aparición de fendas en la superficie de la madera y a pesar de la

flexibilidad que tenga el revestimiento, éste no puede resistir las tensiones y se acaba

rompiendo.

b) La acción de la lluvia:

La acción de la lluvia sobre la madera desnuda produce un efecto parecido pero inverso

al de los rayos infrarrojos. Provoca un aumento del contenido de humedad de la

superficie de la madera que también conduce a la aparición de fendas. Cuando se

incorpora protección superficial la madera no se verá afectada por la acción de la lluvia

hasta que se rompa o desaparezca dicha protección.




~ 31 ~

Compuestos químicos

La madera es un material muy resistente a un gran número de compuestos químicos. En

la industria de fabricación de elementos químicos es uno de los materiales preferidos

para numerosas aplicaciones que van desde depósitos o contenedores de productos hasta

edificios de madera en donde se guardan los productos químicos.

Un ejemplo típico son los depósitos de sal que se utilizan para eliminar la nieve y el

hielo de las carreteras en países septentrionales. La madera de duramen es, en general,

más resistente que la de albura, debido a que es más difícil que penetren en ella.

Los compuestos químicos pueden modificar la resistencia de la madera de dos formas

diferentes:

Aumentando sus dimensiones (hinchazón) y disminuyendo sus propiedades

resistentes al incrementar su contenido de humedad, cuya acción es reversible. En este

grupo incluiríamos el agua, los alcoholes y otros líquidos orgánicos (por ejemplo las

acetonas) que no reaccionan químicamente con la madera.

Produciendo cambios permanentes e irreversibles en la estructura de la madera debido

a la modificación de alguno de sus componentes (hidrólisis de la celulosa, oxidación

de los compuestos o deslignificación de la madera y la disolución de la hemicelulosa).

Fuego

La madera, al estar constituida por carbono, es un material combustible y susceptible de

estar degradada por el fuego. La degradación por combustión se produce mediante

reacciones químicas que disminuyen paulatinamente su sección y pueden provocar su

total destrucción, dependiendo del tiempo de exposición al fuego. La combustión de la

madera se produce al combinarse, por el calor, sus principales componentes, el carbono

y el hidrógeno, con el oxígeno para producir, respectivamente, dióxido de carbono y

agua. El que esta reacción sea exotérmica (desprende calor) es el motivo por el que la

madera ha sido y es uno de los combustibles más apreciados. La combustión se realiza

en dos fases, coincidentes en parte. La primera se puede llamar de desgasificación, con

una pérdida inicial de vapor de agua y posteriormente de gases, que pueden arder si hay

suficiente aire a la vez que se va formando carbón vegetal. La segunda fase se

corresponde con la combustión de este carbón vegetal hasta que se convierte en cenizas.

Muchos de los materiales que se emplean en la construcción no son combustibles (no

aportan alimento al incendio), sin embargo, ninguno es a prueba de fuego.

Las estructuras metálicas se dilatan y retuercen rápidamente en un incendio con altas

temperaturas, produciendo el colapso del edificio al perder su resistencia pero a

diferencia de éstas, la madera tiene un comportamiento más predecible. (PERAZA

SÁNCHEZ, Fernando. 2001)

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~ 32 ~

4.4.1. Ciclos de envejecimiento físico acelerado

En lo que se refiere al desarrollo del presente Trabajo, el envejecimiento del material de

ensayo se ha realizado simulando el deterioro por los agentes atmosféricos (temperatura

y agua), que son los que en mayor medida afectan a las propiedades del tablero.

Dividimos las probetas en cuatro grupos;

I. Sin envejecimiento.

II. Sometidas a un ciclo de envejecimiento.

III. Sometidas a dos ciclos de envejecimiento.

IV. Sometidas a tres ciclos de envejecimiento.

Dichas probetas se someten a estos tres ciclos a modo de simulación del paso del tiempo

y de las distintas condiciones atmosféricas que sobre ellas se puedan dar, observando la

progresiva disminución de sus propiedades físicas y mecánicas según rige la norma

UNE-EN 321, 2002.

Cada uno de ellos incluye inmersión en agua, congelación, secado a alta temperatura y

enfriamiento.

Los aparatos necesarios para su realización son los siguientes;

Cubeta de inmersión: capaz de mantener la temperatura del agua a 20 ± 1 oC.

Cámara frigorífica: capaz de mantener una temperatura comprendida entre -12ºC

y –25 ºC. Debe ser también capaz de alcanzar esta temperatura en menos de 1 h

después de la introducción de las probetas.

Estufa de laboratorio: con circulación uniforme y forzada de aire, capaz de

mantener una temperatura de 70 ± 2 ºC y de realizar 25 ± 5 intercambios

completos de aire por hora.

Figura 8: Efecto del envejecimiento sobre tablero de fibras y partículas respectivamente.




~ 33 ~

Procedimiento del ensayo. Secuencia de operaciones;

1) Sumergir las probetas en el baño de agua fresca de pH = 7 ± 1 y una temperatura

de 20 ± 1 ºC.

Las probetas se deben colocar de canto y deben separarse entre sí y del fondo y

las paredes de la cubeta al menos 15 mm. Los cantos superiores deben quedar

sumergidos como mínimo 25 ± 5 mm durante todo el periodo de inmersión, que

deberá de ser 70 ± 1 hora.

Para mantener las probetas sumergidas a lo largo de la prueba se dispusieron una

serie de listones de madera perpendiculares a éstas y sobre ellos pesos para

evitar su flotabilidad.

2) Retirar las probetas del baño. Escurrirlas durante unos minutos y colocarlas en el

congelador, que debe encontrarse a una temperatura comprendida entre -12 ºC y

-25 ºC.

Las probetas deben colocarse de forma que apoyen sobre el mismo canto que

durante la inmersión y deben mantenerse separadas entre sí, al menos, 15 mm.

El periodo de congelación debe ser de 24 ± 1 h.

3) Retirar las probetas del congelador e inmediatamente introducirlas en la estufa

que debe encontrarse a una temperatura de 70 ± 2 ºC.


durante la inmersión y la congelación y deben mantener entre sí, al menos, 15

mm de separación.

La duración del periodo de secado deber ser de 70 ± 1 hora.

4) Retirar las probetas de la estufa y colocarlas en una habitación a una temperatura

de 20 ± 5 ºC.


durante la inmersión, la congelación y el secado, y deben mantener entre sí, al

menos, 15 mm de separación.

El periodo de enfriamiento debe ser de 4,0 ± 0,5 h.

Después de este tratamiento cíclico las probetas se reacondicionan en la Cámara

climática a una temperatura de 20 ± 2 ºC y a una humedad relativa de 65 ± 5 %, hasta

estabilizarse de nuevo en una masa constante, antes de empezar a realizar los ensayos

para ver la pérdida de las propiedades fisicomecánicas que han sufrido en el transcurso

de los ciclos.

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ANIELA P. GARCÍA

~ 34 ~

METODOLOGÍA




~ 35 ~

5. METODOLOGÍA

5.1. MEDIOS Y EQUIPOS

Los medios y equipos empleados a lo largo de la realización del estudio que nos ocupa,

pertenecen a las Unidades Docentes de Estructuras de la E.T.S.I. de Montes e Industrias

de los Productos Forestales de la E.U.I.T. Forestal (Universidad Politécnica de Madrid)

así como al Departamento de Recursos Naturales, Ecología y Gestión (Oklahoma State

University).

A su vez, todos los ensayos en los que se utilizaron se realizaron tanto en el laboratorio

de la Unidad Docente de Industrias de los Productos Forestales de la E.U.I.T. Forestal,

adscrita al Departamento de Ingeniería Forestal de la UPM como en el laboratorio del

Departamento de Recursos Naturales, Ecología y Gestión de la Oklahoma State

University.

Todos los equipos se encontraban convenientemente calibrados conforme a los

manuales de cada laboratorio y con la periodicidad requerida en cada caso.

A continuación se detalla una relación de todos ellos según orden de utilización:

a) Cámara Climática:

La empleamos tanto en la fase de acondicionamiento, previa al estudio, como en la de

re-acondicionamiento de las probetas, tras los ciclos de envejecimiento y tras cada uno

de los ensayos para que cada una de ellas se encontrase en un estado de acuerdo a la

norma (UNE-EN 321: 2002) en el momento de su utilización; temperatura de 20 ± 2 ºC

y humedad relativa de 65 ± 5 %.

En este caso se trata de la Cámara Climática marca Ibercex que se realizó de encargo

para la Unidad Docente. Tiene una superficie interior de 2,84 x 1,77 m así como una

altura interior de 2,99 m. La división de escala de los equipos de medida de temperatura

y humedad relativa es de 0,1 ºC y 0,1 % respectivamente.

Figura 9: Cámara climática y probetas en fase de acondicionamiento.

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~ 36 ~

b) Balanza digital:

Para calcular tanto la densidad como la humedad de las probetas mediante su pesado, se

ha utilizado una balanza Gibertini EU-600 con capacidad de carga de 1700 g y división

de escala de 0,01 g, precisión exigida en la norma UNE-EN 323, 1993. Sus dimensiones

son de 210 x 355 x 120 mm con un diámetro del plato de 150 mm.

Figura 10: Balanza digital Gibertini EU-600.

c) Flexómetro:

Para la determinación de la longitud de las probetas a la hora de calcular su volumen,

así como para tomar referencias en las probetas para realizar los ensayos, se usó una

cinta métrica con una división de escala de 1 mm, según marca la norma UNE-EN 325,

1994; dónde se especifica la forma de realizar las mediciones.

Figura 11: Flexómetro.

d) Calibre digital:

Para la determinación del ancho y espesor de las probetas de los distintos tipos de

tablero se utilizó un calibre digital de la marca Mitutoyo con una precisión de 0,01 mm

tal y como señala la norma UNE-EN 325, 1994; para la medición dimensional del

espesor de probetas normalizadas.

Figura 12: Calibre digital Mitutoyo.




~ 37 ~

e) Cubeta de inmersión:

Para el envejecimiento acelerado de las muestras hay que sumergirlas en un recipiente

capaz de mantener una temperatura de 20 ± 1 ºC a lo largo de las 70 ± 1 horas de

inmersión.

Para ello se ha utilizado un baño de agua con un volumen de 120 x 40 x 20 cm que lleva

acoplado un termostato de inmersión de la serie TFB fabricado por la empresa

BUNSEN, con el que se consigue mantener esa temperatura durante todo el proceso.

Figura 13: Baño de agua BUNSEN.

f) Cámara frigorífica:

Para el ensayo de envejecimiento físico acelerado según la norma UNE-EN 321, 2002;

después de 70 ± 1 horas sumergidas las probetas en agua, hay que colocarlas en un

congelador con una temperatura previa comprendida entre -12 y -25 ºC durante 24 ± 1

h.

Las dimensiones del arcón congelador utilizado son de 92 x 45 x 97 cm.

El arcón congelador utilizado fue fabricado por la empresa de aparatos científicos y de

laboratorio, JP SELECTA.

Figura 14: Arcón congelador JP SELECTA.

http://www.google.es/imgres?q=ba%C3%B1o+de+agua+bunsen&um=1&hl=es&sa=N&biw=721&bih=571&tbm=isch&tbnid=qbd06r78PjtcmM:&imgrefurl=http://www.medicalexpo.es/cat/equipos-de-laboratorio/banos-maria-mecheros-bunsen-microondas-de-parafina-AH-648.html&docid=berPxtvnEK5oZM&imgurl=http://img.medicalexpo.es/images_me/photo-m2/banos-termostaticos-de-agua-controlados-por-microprocesador-440686.jpg&w=282&h=300&ei=-YUtT-IVobHQBaGuzK0I&zoom=1

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~ 38 ~

g) Estufa:

Tras el proceso de congelación las probetas se pasan inmediatamente a la estufa que

debe encontrarse a una temperatura de 70 ± 2 ºC durante 70 ± 1 h.

La estufa empleada para el proceso de envejecimiento físico acelerado mediante

ensayos cíclicos contaba con unas dimensiones de 45 x 60 x 50 cm útiles y regulación

de temperatura entre los 40 y 250 ºC y se trató de una estufa eléctrica y programable de

la marca SELECTA, modelo 200, con circulación forzada.

Figura 15: Estufa SELECTA 200.

h) Penetrómetro:

El modelo utilizado es el Pilodyn 6J Forest comercializado por la empresa Proceq.

DATOS TÉCNICOS

Energía de impacto 6 J (Nm)

Profundidad de penetración 0-40 mm

Varilla percutora 2,5 mm diámetro x 80,2 mm

Dimensiones 420/170 mm y 50 mm. diámetro

Peso 1,6 kg

Tabla 12: Datos técnicos de Pilodyn 6J Forest.

Lo empleamos para realizar el ensayo no destructivo del mismo nombre, que consiste en

proyectar la punta de una varilla metálica percutora en la madera impulsada por la

fuerza elástica de un resorte, para de esta forma tratar de relacionar la penetración en la

madera con su densidad determinando de este modo su calidad y dureza.

Figura 16: Pilodyn 6J Forest de la marca Proceq.




~ 39 ~

i) Equipo de ultrasonidos:

Para medir el tiempo de propagación de ondas de ultrasonidos empleamos Sylvatest

Duo, el cual emite una onda de frecuencia ultrasónica de 22 kHz a través del emisor y es

percibida por el receptor tras su paso por el material.

Para poder insertarlos de la forma adecuada, realizamos un taladro previo de 1,1 cm en

cada lado de la probeta.

Cuenta con un peso aproximado de 1,4 kg, unas dimensiones de 38x102x203 mm y su

precisión de lectura para el tiempo de propagación es de 1 microsegundo.

Figura 17: Sylvatest Duo.

j) Máquina portátil de Arranque de Tornillos:

El modelo empleado en este trabajo denominado MAT (Máquina de arranque de

tornillos) o Screw Withdrawal Force Meter es comercializado por la empresa Fakopp

Enterprise. Se trata de un equipo portátil desarrollado por el laboratorio de Técnicas no

Destructivas de la Madera de la Universidad del Oeste de Hungría en Sopron. Consta de

una célula de carga de 5 kN con una precisión de 10 N.

Figura 18: Screw Withdrawal Force Meter o Máquina de Arranque de Tornillos de la empresa Fakopp.

k) Equipo de ondas por vibración inducida:

Hemos empleado el equipo Microsecond timer de la marca Fakopp diseñado para medir

el tiempo de propagación de ondas en los árboles.

La señal es generada por un impacto de martillo en el receptor que llega al emisor en un

tiempo medio determinado. Al medir la distancia entre los dos sensores podemos

calcular la velocidad que nos servirá para detectar defectos en la madera.

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~ 40 ~

El planteamiento es sencillo, si existe una discontinuidad en el tablero, la onda no podrá

propagarse en línea recta, sino que deberá rodearla, por lo tanto necesitará más tiempo

para alcanzar el receptor.

Figura 19: Microsecond Timer de la marca Fakopp midiendo en microsegundos la propagación de la

onda.

l) Taladradora:

Los sensores del Sylvatest tienen forma cónica y para su correcta colocación se

realizaron dos taladros a ambos lados del tablero tal y como indicamos con anterioridad,

con una taladradora de la marca AEG y 500 vatios de potencia.

Figura 20: Taladradora AEG y detalle del taladro sobre las probetas.

m) Máquina de ensayo universal:

La máquina de ensayo universal es de la marca Suzpecar-Microtest.

El software asociado para la ejecución de los ensayos es del programa SCM3000 95 de

Microtest incorporado a un PC sobremesa con los siguientes requisitos mínimos:

- Procesador 486 o superior (aconsejable Pentium).

- 32 Mb de memoria RAM.

- Tarjeta gráfica SVGA o superior.

- 80 Mb de disco duro.

- Al menos un puerto de comunicaciones serie y otro paralelo.

- Ratón.

- Sistema operativo Windows 95 o superior.




~ 41 ~

El sistema permite al usuario personalizar todos los procesos para la realización de un

ensayo y la obtención de resultados: configurar las maniobras que debe seguir la

máquina de ensayos, configurar los resultados que desea obtener a partir de los datos

registrados por el software así como personalizar el informe del ensayo a través de

Microsoft Word; siguiendo lo establecido en la norma UNE-EN 310, 1993.

Figura 21: Máquina de ensayo universal.

n) Rugosímetro de precisión portátil:

El modelo empleado para medir la rugosidad superficial de las probetas fue el T500 de

la empresa Hommel.

Este equipo portátil de medida absoluta, dispone de la sensibilidad necesaria para poder

medir rugosidades muy finas, a nivel de décimas y/o centésimas de micra.

Está constituido por un perfilómetro tipo lápiz que consta de la unidad principal y de

una impresora gráfica de alta resolución, para impresión del resultado de la medición

del T500 y del perfil de rugosidad. El palpador atraviesa la superficie a una velocidad

constante de 1 mm/ segundo durante 15,2 mm de rastreo de longitud, que convierte el

desplazamiento vertical de la aguja en una señal eléctrica. Esta señal se amplifica

convirtiéndose en información digital.

Figura 22: Hommel Tester T500.

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~ 42 ~

5.2. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Se entiende por ensayo no destructivo sobre tableros derivados de la madera aquel que

no altera de manera definitiva sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o

dimensionales. Se denominan también como END o NDT (Non-destructive testing).

Entre las ventajas de este tipo de ensayos destacan, además del daño imperceptible o

nulo sobre la pieza objeto de estudio, que la maquinaria puede ser portátil, ligera, de

empleo sencillo y los tiempos de realización de los ensayos resultan cortos en relación

con los ensayos normalizados tradicionales, aumentando de este modo los beneficios.

Pueden realizarse en cualquier momento de la producción, en repetidas ocasiones, por

uno o varios métodos, reduciendo así los costes de fabricación ya que piezas

defectuosas son desechadas y no entran en el siguiente paso, pudiéndose inspeccionar la

pieza una vez terminada y durante toda su vida útil.

Podemos clasificarlos en tres categorías:

Defectología: Permite la detección de discontinuidades, la evaluación de la

corrosión y el deterioro por agentes ambientales; también permite la

determinación de tensiones y la detección de fugas.

Caracterización: Evaluación de las características químicas, estructurales,

mecánicas y tecnológicas de los materiales; propiedades físicas (elásticas,

eléctricas y electromagnéticas); transferencias de calor y trazado de isotermas.

Metrología: Control dimensional. Control de espesores; medidas de espesores

por un solo lado, medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado.

A pesar de sus ventajas en general nos proveen de datos menos exactos acerca del

estado de la variable a medir que los ensayos destructivos.

Es por ello, la finalidad máxima de nuestro estudio y de otros trabajos relacionados con

éste, el demostrar la fiabilidad de predicción de este tipo de ensayos ya que los valores

que nos proporcionan son muy aproximados a los de métodos destructivos, elaborando a

su vez modelos estadísticos que reduzcan los tiempos y mejoren la precisión para algún

día poder contar con una Norma específica para ellos.

En este Proyecto emplearemos cuatro tipos distintos de ensayos no destructivos los

cuales describiremos a continuación:

Ensayo NDT Equipo

Resistencia a la penetración Pilodyn

Técnicas de ultrasonidos por transmisión Sylvatest Duo

Método de arranque de tornillo MAT

Método de vibración inducida Microsecond Timer

Tabla 13: Esquema resumen Ensayos NDT empleados en el Proyecto.




~ 43 ~

5.2.1. Resistencia a la penetración de una varilla (Pilodyn)

Con Pilodyn se puede estimar la densidad o el estado patológico de la madera viva o en

postes y vigas a través de un método rápido y no destructivo.

A través de controles periódicos se puede diagnosticar precozmente enfermedades de la

madera a través de un método rápido y sin daño para los árboles.

El ensayo consiste en proyectar la punta de una varilla metálica percutora en la madera

impulsada por la fuerza elástica de un resorte.

Se trata de un aparato de medida de dureza de la madera de utilización muy sencilla que

hace posible detectar objetivamente la extensión de deterioro por podredumbre y de

determinar la disminución de dureza que esta pérdida ha generado. Pero se puede

utilizar en general para determinar la calidad y dureza de todo tipo de elementos de

madera.

Pilodyn funciona mediante el disparo de una aguja de acero (Ø 2,5 mm) sobre la madera

con una energía uniforme. La profundidad de penetración se lee en una escala. La punta

se cambia cada 5000 golpes aproximadamente.

Originariamente, Pilodyn se desarrolló para medir la dureza de postes de electricidad, ya

que este tipo de estructuras afectadas de pudrición blanda (ascomycetes) eran muy

difíciles de analizar mediante métodos tradicionales. Lo que resultaba invisible para las

inspecciones oculares se hacía visible con Pilodyn.

Desde que comenzó a evitar los peligros en postes afectados de pudrición blanda

(accidentes graves de operarios caídos desde postes aparentemente sanos, pero dañados

por esta patología), éste es conocido como “el aparato” en ámbitos como el de los

técnicos forestales escandinavos, en que se ha convertido en un instrumento

imprescindible.

Pilodyn se utiliza actualmente para detectar el deterioro y los niveles de calidad de la

madera no sólo en postes sino en traviesas de ferrocarril, vigas estructurales, puentes o

vallas, así como para analizar calidades de otros materiales nuevos, como las maderas

de importación que se utilizan en suelos o los tableros derivados de la madera.

En la medida de maderas vivas se ha desarrollado el Pilodyn especial para técnicos

forestales que mide la densidad de maderas de plantación. Hay incluso un modelo

subacuático para pruebas sobre cascos de barcos en restauración.

Las papeleras neozelandesas usan Pilodyn para analizar la madera que se utiliza en la

fabricación de papel, ya que determinando su densidad pueden decidir los aditivos

químicos que han de incorporar a la pulpa.

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Figura 23: Esquema Pilodyn.

Procedimiento de ensayo:

En el presente Trabajo, el punto de realización del ensayo fueron los extremos de la

probeta, a unos 5-6 cm del borde del tablero.

A) Primero se debe cargar la varilla metálica mediante una baqueta que trae el propio

equipo. Se introduce la baqueta cargadora por el Pilodyn empujando la varilla metálica

hasta quedar ésta retenida por la acción de un tope en el interior del aparato lista para

ser disparada.

B) A continuación se retira la baqueta cargadora del interior del Pilodyn y se aprieta

éste firmemente contra la superficie a medir quedando perpendicular a la misma.

C) Se dispara la varilla metálica. Esta operación se realiza pulsando el gatillo en la parte

posterior del Pilodyn, acción que hace que el tope que atrapaba la varilla la suelte

disparándose mediante un resorte contenido en el interior del Pilodyn que acumulaba

una energía de 6 Julios.

D) Se lee la profundidad alcanzada. Se debe realizar sin dejar de presionar el aparato

contra la superficie perforada. La lectura se hace leyendo la escala que hay en un lateral

del equipo.

Figura 24: Detalle de la penetración de la varilla del Pilodyn en la probeta.




~ 45 ~

5.2.2. Técnicas de ultrasonidos por transmisión (Sylvatest Duo)

La utilización de los ensayos no destructivos de materiales es empleada en la madera y

sus derivados además de en otros materiales como el acero o el hormigón. El objetivo

principal es la determinación del módulo de elasticidad dinámico deducido a partir de la

velocidad de propagación de la onda y de la densidad del material. A partir de este

módulo se pude deducir el módulo de elasticidad estático y estimar la resistencia.

También se ha empleado en la evaluación del estado de la madera relacionando la

velocidad de transmisión transversalmente a la pieza para estimar la pérdida de

capacidad de resistencia debida a daños de origen xilófago como las pudriciones.

Los ultrasonidos son ondas acústicas de la misma naturaleza que las ondas sónicas pero

con frecuencias que se encuentran por encima de la zona audible. De esta forma se

consigue un haz muy concentrado que permite la localización de los defectos con

precisión.

El método de transmisión de ondas es adecuado en la verificación de materiales

heterogéneos como la madera y el hormigón. Utiliza dos palpadores, un emisor y un

receptor. Los obstáculos como huecos o zonas degradadas aumentan el tiempo de

transmisión.

Figura 25: Método de transmisión en ultrasonidos.

El equipo empleado en esta ocasión es el Sylvatest duo, aparato portátil para la

medición de tiempos de transmisión de ultrasonidos con palpadores cónicos y sonda de

temperatura y contenido de humedad específicamente desarrollado para madera. El

método de medición que empleamos en este caso es directo ya que efectuamos las

lecturas con los palpadores enfrentados. Para garantizar el contacto es preciso realizar

una pequeña perforación o incisión donde se aloja la punta del palpador. Puede medir

tiempos en piezas con longitud de hasta 5 metros e incluye programa de proceso de

datos para estimar el módulo de elasticidad, resistencia a la flexión y calidad de la

madera, para lo que necesita una calibración previa del material a ensayar. (ARRIAGA,

Francisco, et al. 2002)

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Para generar ondas ultrasónicas, se utiliza un transductor piezoeléctrico que convierte

las señales eléctricas en señales sonoras, y viceversa. El transductor consiste en un

cristal de cuarzo insertado en un alojamiento a prueba de agua, que facilita su conexión

eléctrica a un generador o transmisor-receptor de pulsos; en el modo de transmisión, se

aplica al cristal un pulso de energía eléctrica de corta duración y alto voltaje,

provocando que cambie rápidamente su configuración geométrica, deformándose y

emitiendo un pulso de energía acústica (onda) de alta frecuencia (frecuencia de 22 kHz).

En el modo de recepción, la onda ultrasónica realiza una trayectoria acústica a través del

material de ensayo, alcanzando y comprimiendo el cristal receptor, produciendo una

señal eléctrica que se amplifica y se procesa en el receptor. Estos pulsos generados y

recibidos por transductores piezoeléctricos deben estar acústicamente acoplados con el

material que se ensaya. (SANTOS DE LA CRUZ, Eulogio, et al. 2005)

La ventaja de los medios ultrasónicos reside en la facilidad de aplicación. El método de

ensayo es rápido y objetivo, obteniéndose buenos resultados.

El Sylvatest Duo consta de:

1. Un par de palpadores de punta cónica, para su mejor acoplamiento con la madera a

ensayar; uno actúa como emisor de la onda (frecuencia de 22 kHz) y otro como

receptor.

2. Consta también de una estación o interfaz a la que van conectados los palpadores y

que recoge e interpreta los datos obtenidos por éstos. Los datos facilitados por el

interfaz son: la velocidad de la onda en m/s (previamente introducida la distancia entre

palpadores), el tiempo que tarda en llegar la onda del emisor al receptor en

microsegundos (s) y también el pico de frecuencia en milivoltios (mV).

Figura 26: Esquema Sylvatest Duo.




~ 47 ~


A) Se realizan unos orificios en el lugar de la colocación de los palpadores para

conseguir su perfecto acoplamiento con el material (tablero). Para ello se efectúan dos

pequeños taladros de 5 mm de diámetro y 110 mm de profundidad donde se introducen

los cabezales de forma cónica de los palpadores. Los orificios se realizan con una broca

especial a través de un taladro eléctrico para el contacto pleno entre el material y el

sensor ya que la disipación de la señal es completa si existe aire entre ambos medios.

B) Se insertan los palpadores en los orificios y se introduce la distancia existente entre

ambos palpadores en el interfaz del equipo, dato que le permitirá al aparato calcular la

velocidad de propagación de la onda ultrasónica mediante la relación distancia / tiempo.

C) Se pone en funcionamiento el equipo para que comience la toma de datos. El

palpador emisor emite cuatro señales que se propagan por el material y que son

registradas por el palpador receptor. La media aritmética de esos cuatro impulsos

eléctricos es el valor del tiempo de propagación medido en microsegundos.

Posteriormente envía otra serie de cuatro impulsos que serán los que utilice el equipo

para estimar la amplitud máxima de la señal (pico). Dicha lectura se expresa en

milivoltios.

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5.2.3. Método de arranque de tornillo (MAT)

El fundamento de este ensayo es la determinación de la resistencia al arranque de

tornillos sobre la cara de la probeta midiendo la fuerza requerida para arrancar un

tornillo normalizado.

La máquina de arranque de tornillos empleada es la screw withdrawal resistance meter

de la marca húngara Fakopp fabricada en acero y que consta básicamente de tres partes:

1. El dispositivo de sujeción del tornillo, que está formado por 2 dientes similares a las

uñas de una carretilla elevadora. Estos dientes están separados por una distancia de 5

mm y son los encargados de aplicar la fuerza de arranque sobre la cabeza del tornillo, la

cual sujeta por su parte inferior.

2. El transductor de fuerza, que costa de una célula de carga que mide la fuerza

empleada para producir el arranque, la cual se envía a la pantalla digital del equipo para

que pueda ser interpretada por el usuario.

3. El husillo, que permite aplicar la fuerza de arranque mediante una serie de giros que

provocan el movimiento longitudinal de un vástago roscado al que está unida la célula

de carga, que a su vez está unido al dispositivo de sujeción del tornillo. La mecánica es

similar en su concepción a un sacacorchos.

Figura 27: Esquema Máquina de arranque de tornillos, Fakopp.

Además, el aparato cuenta con una base de apoyo de sección romboidal con un eje

mayor de 145 mm y un eje menor de 60 mm. El centro de la base dispone de un agujero

circular de 23 mm de diámetro que permite el paso del tornillo.




~ 49 ~

La capacidad de la célula de carga es de 5 kN, pudiendo aguantar hasta un máximo de

10 kN.

Como ventajas de esta técnica se podrían reseñar las buenas estimaciones que se

obtienen de la densidad, y de las propiedades mecánicas en combinación con otras

técnicas no destructivas en la evaluación de estructuras existentes. Además, es un

equipo relativamente cómodo de transportar y de fácil manejo.

Sin embargo, además de ser una técnica de carácter puntual, tiene también como

inconveniente el hecho de que el ensayo se debe realizar con cierto protocolo,

necesitando igualmente un proceso de calibración del método al material (elección de

los tornillos a emplear, profundidad de inserción...).


El ensayo de arranque de tornillo se realizó solamente en un extremo de la probeta. Se

aprovechó el orificio realizado con el Pilodyn para una mayor facilidad a la hora de

insertar el tornillo.

A) Primero se introduce un tornillo Heco-Fix plus con cabeza tipo Spax (PZD) y

acabado cincado (yellow zinc plated) de 40 mm de diámetro x 70 mm de longitud a una

profundidad de 20 mm aproximadamente con la ayuda de un destornillador.

Para que la distancia que profundiza el tornillo sea la misma en todas las probetas con la

mayor precisión posible, se emplea un pequeño taco de madera de 50 mm con un

orificio que funciona como tope para que los tornillos no se introduzcan en el tablero

más de lo debido.

B) A continuación se sitúa el MAT en posición de realizar el ensayo perpendicular a la

probeta de manera que agarre con los dos dientes del gancho el tornillo, pero sin ejercer

ningún tipo de tensión sobre él. En esta posición se tara a 0 kN el medidor del MAT.

C) Se procede a la extracción del tornillo. El giro del husillo del MAT debe realizarse

con un movimiento continuo y a razón aproximada de una vuelta cada 3 segundos hasta

la total extracción del tornillo. El display del MAT nos marcará la máxima fuerza

ejercida sobre el tornillo.

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5.2.4. Método de vibración inducida (Microsecond Timer)

Este método está basado en los mismos principios que la técnica de ultrasonidos,

relacionando la velocidad de propagación de una onda (en este caso provocada por un

impacto) con el módulo de elasticidad y la densidad. Además suelen añadir un análisis

de la amortiguación de la vibración mediante un osciloscopio.

Lógicamente si en una pieza de madera existen degradaciones interiores u oquedades de

galerías, la velocidad de propagación será diferente y el tiempo medido reflejará esta

perturbación respecto a la madera sana. Estos sistemas se emplean en la inspección de

estructuras de hormigón y acero, y también se comercializan para la madera.

Sus aplicaciones se orientan a la evaluación de las características mecánicas,

clasificación, control de calidad de productos derivados de la madera y detección de la

degradación en estructuras de madera (madera laminada, postes, apeas de minas, etc.).

(ARRIAGA, Francisco, et al. 2002)

El equipo es comercializado por la empresa Fakopp y está compuesto por un martillo,

dos sensores con cables integrados y conectores y un martillo y una unidad de control

de Fakopp Microsecond Timer.

Se genera una señal (onda sónica) mediante un golpe de martillo sobre el sensor de

entrada, launidad de control mide y muestra el tiempo de propagación. Midiendo la

distancia entre los dos sensores, se realiza un cálculo de velocidad, que puede ser

utilizada para detectar podredumbre, agujeros o grietas entre los dos sensores.

Figura 28: Esquema Microsecond Timer, Fakopp.


A) Se colocan emisor y receptor en la probeta fijando sus puntas afiladas con una serie

de golpes firmes de martillo a una profundidad de entre 5 y 10 mm.

B) Se induce en el material una onda de esfuerzo mecánico mediante un golpe seco de

martillo sobre el emisor.

C) Esta onda se propaga y se detecta en el receptor, deteniéndose en este momento el

contador, reflejándose en el visor el tiempo transcurrido en microsegundos.




~ 51 ~

5.3. ENSAYOS DESTRUCTIVOS

Son aquellos ensayos normalizados en los que el material a ensayar se destruye total o

parcialmente para hallar las propiedades a determinar.

Los parámetros que vamos a obtener a partir de ellos son:

PARÁMETROS NORMA UNE

Dimensiones Norma UNE EN 325: 1994 “Tableros derivados de la

madera. Determinación de las dimensiones de las

probetas”.

Densidad Norma UNE EN 323: 1993 “Tableros derivados de la

madera. Determinación de la densidad”.

Contenido de humedad Norma UNE EN 322: 1994 “Tableros derivados de la

madera. Determinación del contenido de humedad”.

Módulo de Elasticidad

Resistencia a la Flexión

Norma UNE EN 310: 1993 “Tableros derivados de la

madera. Determinación del módulo de elasticidad en

flexión y de la resistencia a la flexión. Tabla 14: Esquema resumen de los parámetros a obtener a partir de los Ensayos Destructivos y sus

correspondientes normas de aplicación según las cuales nos hemos regido a la hora de su realización.

5.3.1. Dimensiones

Las únicas características que deberán tener las probetas de tableros derivados de la

madera de partículas y fibras estándar y resistentes a la humedad, es que sean

rectangulares y tengan una anchura b de 50 ± 1 mm. (UNE-EN: 310, 1993)

Figura 29: Dimensiones de las probetas.


La norma UNE-EN 325,1994 específica la forma de realizar las mediciones.

La medición del espesor se realizará apoyando suavemente la superficie de medida del

instrumento sobre la probeta; la división de escala del aparato utilizado será de 0,01mm.

Para la medición de la longitud y de la anchura, las probetas se colocarán suavemente en

los extremos del calibre y no se ejercerá una presión excesiva sobre ellas.

CARA

CANTO

TESTA b

l

h

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El calibre formará un ángulo aproximado de 45º con el plano de la probeta. La división

de escala del aparato utilizado para la medición de la anchura y de la longitud será de

0,1 mm.

En nuestro caso, hemos utilizado para la determinación del espesor y la anchura un

calibre digital con una división de escala de 0,01 mm y para la determinación de la

longitud un flexómetro con una división de escala de 1 mm.

Todas las medidas deben de realizarse con las probetas acondicionadas hasta masa

constante, es decir, se mantendrán a una humedad relativa media de 65 ± 5 % y a una

temperatura de 20 ± 2 ºC hasta que dos pesadas consecutivas, realizadas en un intervalo

de tiempo de 24h, no difieran en más de un 0,1 % de la masa de la probeta.

Si alguna de las medidas varía dentro de una probeta, estas dimensiones deben

estimarse como la media de las tres comprobaciones efectuadas en diferentes puntos a

lo largo de cada probeta.

Se mide el espesor (h), tomando como tal, la mayor dimensión perpendicular al eje

longitudinal de la pieza pasando ésta por el centro o lo más cerca posible a este; el

ancho de la pieza (b) como la distancia entre cantos; y la longitud total (l) como la

distancia entre las dos testas de la probeta.

El volumen, V, de la probeta se estima como el producto de los tres parámetros

medidos, es decir:

V (m³) = l · b · h

V: Volumen (m³)

l: Longitud (m)

b: Ancho (m)

h: Espesor (m)

A partir de este valor del volumen podremos calcular el la densidad de cada una de las

probetas que componen nuestro estudio.




~ 53 ~

5.3.2. Densidad

La densidad de la madera tiene un efecto importante sobre el rendimiento y la calidad

del producto, y es considerada como una de las propiedades más importantes.

La densidad de la madera y del tablero influye en el volumen de material a compactar,

en el consumo de adhesivo, en las propiedades y en el acabado superficial del tablero.

(VITAL, Benedito; LEHMANN, William F.; BOONE, R. Sidney. 1974)

Se ha determinado que, tanto en tableros de partículas como de fibras (DM), los

cambios de la densidad del tablero provocan cambios importantes de las propiedades

físicas y mecánicas. En general, un aumento de la densidad del tablero produce

incrementos de la resistencia a flexión y a tracción, una disminución de la absorción de

agua y un aumento en la expansión, tanto lineal como en el espesor. (POBLETE,

Hernan; LONCOMILLA, Ernesto; INZUNZA, Luis. 2000)

La densidad de los tableros de partículas puede ser muy variable, dependiendo de la

materia prima utilizada, de la cantidad de adhesivo y del proceso de prensado, estando

comprendida entre 250 – 800 kg/m3, aunque la media de los tableros de fabricación

nacional que se utilizan en la construcción tienen como una densidad de 550 kg/m3.

Mientras que la densidad de los tableros de fibras de densidad media se recomienda que

no sea inferior a 450 kg/m3, siendo la media para los de fabricación nacional entorno a

730 kg/m3. Debido a la gran variedad de densidad, resulta de gran importancia

desarrollar métodos rápidos, simples y precisos para su estimación. (MARTÍN DE

HIJAS IGLESIAS, Miguel. 2008)


Siguiendo la norma UNE-EN 323: 1993 se procede, en primer lugar, al

acondicionamiento de las probetas en la cámara climática a unas condiciones

atmosféricas de 20 ± 2 ºC de temperatura y 65 ± 5 % de humedad relativa hasta peso

constante.

Se determina la masa de las probetas en una balanza electrónica y el volumen de las

mismas como se especifica en el cálculo de dimensiones anteriormente descrito.

La densidad se expresa en kilogramos por metro cúbico y se obtiene a partir de la

siguiente relación:

ρ (kg/m3) =

ρ: Densidad (kg/m3)

m: Masa de la probeta acondicionada (kg)

V: Volumen de la probeta acondicionada (m³)

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5.3.3. Contenido de humedad

La madera y sus derivados, como material higroscópico, tiende a un equilibrio con la

humedad del medio en el que se encuentra, aumentando o disminuyendo su contenido

de humedad lo que origina unas variaciones en todas sus dimensiones.

Cuando la humedad está por debajo del punto de saturación de la fibra

(aproximadamente 30 %), varían sus propiedades mecánicas, y si además, la madera o

tablero sobrepasa el 20 % en su contenido de humedad estará más expuesta a una

posible degradación por hongos e insectos xilófagos.

El procedimiento del cálculo del contenido de la humedad está regido por la norma

UNE-EN 322, 1994. Según dicha norma, su procedimiento es el siguiente:


Pesar la probeta justo antes de realizar los ensayos destructivos, en una balanza con

división de escala de 0,01 g.

Posteriormente, después de haber realizado todos los ensayos y pruebas

correspondientes a las probetas, se colocan éstas en una estufa a temperatura de 103 ± 2

ºC hasta masa constante. Se considera que la masa es constante cuando los resultados de

dos pesadas sucesivas realizadas en un intervalo de 24 h no difieren en más de 0,1 % en

peso con relación a la masa inicial de la probeta.

Después de sacar las probetas de la estufa y de que se hayan enfriado, pesar cada

probeta (m0) con aproximación de 0,01 g lo más rápidamente posible con el objetivo de

evitar una absorción de humedad superior al 0,1 %.

El cálculo de la humedad, H, de cada probeta, como tanto por cierto de la masa, con

aproximación del 0,1 %, se hará mediante la siguiente fórmula:

H: Humedad de la probeta (%)

mh: Masa inicial de la probeta

m0: Masa de la probeta después del secado




~ 55 ~

5.3.4. Ensayo de Flexión

El ensayo destructivo de flexión se ha realizado con la máquina universal Suzpecar-

Microtest siguiendo la norma UNE-EN 310, 1993.

El fundamento de este ensayo es el de determinar la resistencia y el módulo de

elasticidad en flexión aplicando un esfuerzo creciente en el centro de la probeta, que se

encuentra apoyada en dos puntos. Según dicha norma, el módulo de elasticidad se

calcula utilizando la pendiente del tramo lineal de la curva carga-deformación; el valor

calculado es el módulo aparente, no el módulo real, ya que en el método de ensayo

incluye tanto la influencia del esfuerzo cortante como la flexión. La resistencia a la

flexión de cada probeta se calcula determinando la relación entre el momento flector M

correspondiente a la carga máxima (Fmáx) y el módulo resistente de la sección

transversal.

El efecto producido por este esfuerzo sobre las fibras superiores de la probeta es una

contracción, por estar sometidas a compresión y sobre las fibras inferiores, un

estiramiento, por estar sometidas a tracción. En medio está la línea neutra, que no varía

de longitud. Por último, se mide la deformación.

Figura 30: Flexión.


Siguiendo la norma UNE-EN 310, 1993 en la que se explica detenidamente como

realizar el ensayo correctamente, los pasos serán los siguientes:

Se ajusta la distancia entre los ejes de los apoyos, que será de 20 veces el espesor

nominal del tablero ± 1 mm, con un máximo de 1000 mm y un mínimo de 100 mm.

La distancia entre los apoyos se redondeará al 0,5 mm más próximo. En este caso

fueron 320 mm.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c9/Bending.svg

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Según la norma los dos apoyos deberán estar colocados paralelamente, cada uno de

ellos con un rodillo cilíndrico que tendrá libertad de giro y un diámetro de 15 ± 5 mm,

según como se muestra en la figura 31.

Figura 31: Descripción del aparato de flexión.

F: Carga

h: Espesor de la probeta acondicionada (mm)

l1: [20 · h] (mm)

l2: [l1+ 50] (mm)

La probeta se colocará con la cara apoyada en los soportes y con su eje longitudinal

perpendicular a los apoyos. La carga se aplicará en el centro de la probeta. La cabeza de

la carga será cilíndrica y tendrá un diámetro de 30 ± 5 mm, colocada paralelamente a los

rodillos y equidistante entre ellos, tal y como se muestre en la figura 31.

Una vez colocados correctamente el aparato y la probeta, se procede a realizar el

esfuerzo creciente en el centro de esta, con una velocidad de carga tal que se alcance la

carga máxima en 60 ± 30 s.

La deformación se mide continuamente en el centro de la probeta (debajo de la cabeza

de carga), con una precisión de 0,01 mm, con la misma máquina universal que realiza el

esfuerzo, enviando los datos al PC, que mediante un software sincronizado con el

equipo va dibujando un diagrama con los valores correspondientes a la deformación y a

la carga aplicada. El mismo software registra la carga máxima efectuada.




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Figura 32: Gráfica de la evolución de la deformación producida en la probeta y datos proporcionados por

el software de la máquina de ensayos universal.

El cálculo del módulo de elasticidad (Em) se realizará de acuerdo con la siguiente

fórmula:

( (

(

l1: Distancia entre los ejes de los apoyos (mm)

b: Anchura de la probeta (mm)

t: Espesor de la probeta (mm)

F2 – F1: Es el incremento de la carga en el tramo lineal de la curva de cargas-

deformaciones (N).

El valor de F1 deberá ser aproximadamente el correspondiente a un 10% del valor

de la carga máxima y el de F2 el correspondiente a un 40%.

a2 – a1: es el incremento de la deformación en la mitad de la longitud de la probeta

(que se corresponde con F2 – F1) (mm)

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Por su parte, la resistencia a flexión (fm), de cada probeta, se calcula de acuerdo con la

fórmula que se muestra a continuación:

(

Fmáx: Carga máxima (N)

l1: Distancia entre los ejes de los apoyos (mm)

b: Anchura de la probeta (mm)

t: Espesor de la probeta (mm)




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ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

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6. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

6.1. RESULTADOS GENERALES

Tras finalizar toda la toma de datos, tanto de ensayos destructivos como no destructivos,

la cual se ha realizado tal y como se ha detallado en los anteriores puntos de este

Proyecto, podemos proceder a su análisis y posteriores conclusiones.

Los parámetros analizados han sido: densidad, resistencia y módulo de elasticidad en

flexión, MOE y MOR, resistencia a la penetración con Pilodyn, resistencia al arranque

de tornillo con MAT, Fakopp, velocidad de ultrasonido con Sylvatest Duo y velocidad

de propagación de ondas por vibración inducida con Microsecond Timer, Fakopp.

En primer lugar, presentamos una serie de tablas resumen de los resultados obtenidos a

través de su media, que nos da una idea de su magnitud y de su coeficiente de variación,

que nos proporciona en porcentaje su variabilidad, de los cuatro tipos de tableros sobre

los que hemos trabajado en este Estudio.

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Tablero Partículas Losan

DENSIDAD (kg/m3) MOE (N/mm2) MOR (N/mm2) PILODYN(mm) MAT (kN) SYLVATEST (m/s) MICROSECOND (m/s)

MEDIA CV MEDIA CV MEDIA CV MEDIA CV MEDIA CV MEDIA CV MEDIA CV

Sin envejecimiento 663,20 2,34 2424,88 6,19 11,70 8,56 10,06 9,58 1,17 19,39 2015,35 5,27 1990,76 1,49

Un ciclo de envejecimiento 507,61 1,57 771,00 15,91 3,81 10,75 17,44 7,39 0,44 20,44 1240,71 8,49 1317,96 2,67

Dos ciclos de envejecimiento 470,62 1,61 372,86 21,63 2,42 8,86 20,44 4,63 0,31 18,91 1128,65

5,53 1102,54 2,15

Tres ciclos de envejecimiento 458,33 1,45 266,67 20,43 1,92 12,69 22,00 2,35 0,30 14,35 1043,82 3,67 1039,04 2,49

Tabla 15: Resumen resultados ensayos destructivos y no destructivos sobre tablero de partículas Losan.

Tablero Partículas

Unemsa





Dos ciclos de envejecimiento 428,17 2,26 148,50 19,76 1,22 16,95 21,75 5,75 0,21 10,19 930,61 5,02 912,37 3,26


Tabla 16: Resumen resultados ensayos destructivos y no destructivos sobre tablero de partículas Unemsa.

Tablero Fibras Finsa







Tabla 17: Resumen resultados ensayos destructivos y no destructivos sobre tablero de fibras Finsa.

Tablero Fibras Valbopan







Tabla 18: Resumen resultados ensayos destructivos y no destructivos sobre tablero de fibras Valbopan.

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~ 62 ~

6.2. VALORACIÓN DEL ENVEJECIMIENTO Y LÍNEAS DE TENDENCIA

A continuación mostramos una serie de gráficos a partir de los datos reflejados en las

tablas previas, pasados a porcentaje, asignando al estado sin envejecimiento el valor

100% y en los que se puede apreciar la caída de las propiedades físicas y mecánicas de

los tableros a medida que se van envejeciendo.

En el caso del Pilodyn, cuanto más penetra la varilla en el tablero, menores son las

propiedades físicas y mecánicas de éste y es por ello que para calcular el porcentaje en

su caso hemos empleado la inversa de su valor, de forma que se aprecie la caída a

medida que el envejecimiento aumenta como sucede con el resto de parámetros.

Cabe destacar que la pérdida de las propiedades físicas y mecánicas es más acentuada

en los tableros de partículas que en los de fibras, los cuales resisten en mayor medida

los ciclos de envejecimiento. Esto es debido a que los tableros de fibras presentan

mayor densidad y una mayor superficie de adherencia entre cada una de las unidades

que los componen presentando de esta forma más cohesión y siendo más difícil que se

produzca su rotura.

En todo caso se ha comprobado el contenido de humedad para saber si los ensayos se

estaban realizando según las condiciones que indica la norma UNE-EN 322, 1994.

El resultado medio de la humedad de los tableros es del 8,39%.

Figura 33: Gráfico de resultados de los ensayos destructivos y no destructivos sobre tablero de partículas

Losan.

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

110.00

Sin envejecimiento

Un ciclo de envejecimiento

Dos ciclos de envejecimiento

Tres ciclos de envejecimiento

%

Tablero Partículas Losan

DENSIDAD

MOE

MOR

PILODYN (mm)

MAT (kN)

SYLVATEST (m/s)

MICROSECOND (m/s)

(kg/m3)

(N/mm2)

(N/mm2)




~ 63 ~

Figura 34: Gráfico de resultados de los ensayos destructivos y no destructivos sobre tablero de partículas

Unemsa.

Figura 35: Gráfico de resultados de los ensayos destructivos y no destructivos sobre tablero de fibras

Finsa.

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

110.00

Sin envejecimiento




%

Tablero Partículas Unemsa

DENSIDAD

MOE

MOR

PILODYN (mm)

MAT (kN)

SYLVATEST (m/s)

MICROSECOND (m/s)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

110.00

Sin envejecimiento




%

Tablero Fibras Finsa

DENSIDAD

MOE

MOR

PILODYN (mm)

MAT (kN)

SYLVATEST (m/s)

MICROSECOND (m/s)

(kg/m3)

(kg/m3)

(N/mm2)

(N/mm2)

(N/mm2)

(N/mm2)

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 64 ~

Figura 36: Gráfico de resultados de los ensayos destructivos y no destructivos sobre tablero de fibras

Valbopan.

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

110.00

Sin envejecimiento




%

Tablero Fibras Valbopan

DENSIDAD

MOE

MOR

PILODYN (mm)

MAT (kN)

SYLVATEST (m/s)

MICROSECOND (m/s)

(kg/m3)

(N/mm2)

(N/mm2)




~ 65 ~

6.3. APLICACIÓN REAL DE MODELOS DE REGRESIÓN

Los modelos de regresión utilizados para estimar las propiedades físicas (densidad) y

mecánicas (resistencia y elasticidad) a través del penetrómetro, ultrasonido y método de

arranque de tornillo se muestran a continuación.

Supuestos de normalidad, homocedasticidad y linealidad se comprobaron para todos

los modelos.

Valoraremos su aplicación a la realidad de nuestra muestra gráficamente y una vez

analizadas las líneas de tendencia y las diferencias respecto a la variabilidad de cada

equipo propondremos, en los casos en que sea necesario, la correspondiente corrección.

o DENSIDAD:

A.1) Modelo Pilodyn:

Ln(densidad)= 6,84141 – 0,0297825*(Pilodyn) – 0,0597414*Zp – 0,0213937*Zst

Nota: Zp=1 para tableros de partículas y Zp= 0 para tableros de fibras. Zst= 1 para tableros de calidad

estándar y Zst= 0 para tableros resistentes a la humedad. Densidad (kg/m3), Penetración Pilodyn (mm).

Figura 37: Gráfico en el que se representa la comparación entre la densidad obtenida a partir del ensayo

destructivo con la densidad estimada a partir del equipo no destructivo Pilodyn.

200

300

400

500

600

700

800

EPL

I.1

EPL

I.1

2

EPU

I.7

EFF

I.2

EFF

I.1

3

EFV

I.8

EPL

II.3

EPL

II.1

4

EPU

II.9

EFF

II.4

EFF

II.1

5

EFV

II.1

0

EPL

III.

5

EPL

III.

16

EPU

III.

11

EFF

III.

6

EFV

III.

1

EFV

III.

12

EPL

IV.7

EPU

IV.2

EPU

IV.1

3

EFF

IV.8

EFV

IV.3

EFV

IV.1

4

De

nsi

dad

(kg

/m³)

Densidad Real/Densidad con Pilodyn para tableros de fibras y partículas

Pilodyn

Real

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 66 ~

Figura 38: Gráfico en el que se representa la comparación entre la densidad real y la densidad estimada

con Pilodyn para tableros de partículas.


con Pilodyn para tableros de fibras.

Tras el análisis gráfico y estadístico de las dos muestras podemos concluir que el

modelo funciona muy bien para tableros de partículas y tableros de fibras nuevos, pero

no lo hace de la misma forma para los tableros de fibras envejecidos ya que la

variabilidad entre ambas muestras supera el 15%, valor umbral que hemos propuesto

350

400

450

500

550

600

650

700

750 EP

L I.

1

EPL

I.7

EPL

I.1

3

EPU

I.3

EPU

I.9

EPU

I.1

5

EPL

II.5

EPL

II.1

1

EPU

II.1

EPU

II.7

EPU

II.1

3

EPL

III.

3

EPL

III.

9

EPL

III.

15

EPU

III.

5

EPU

III.

11

EPL

IV.1

EPL

IV.7

EPL

IV.1

3

EPU

IV.3

EPU

IV.9

EPU

IV.1

5

De

nsi

dad

(kg

/m³)

Densidad Real/Densidad con Pilodyn para

tableros de partículas

Pilodyn

Real

200

300

400

500

600

700

800

EFF

I.1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.5

EFF

II.1

1

EFV

II.1

EFV

II.7

EFV

II.1

3

EFF

III.

3

EFF

III.

9

EFF

III.

15

EFV

III.

5

EFV

III.

11

EFF

IV.1

EFF

IV.7

EFF

IV.1

3

EFV

IV.3

EFV

IV.9

EFV

IV.1

5

De

nsi

dad

(kg

/m³)

Densidad Real/Densidad con Pilodyn para tableros de fibras

Pilodyn

Real




~ 67 ~

como límite de aceptación del modelo tras estudiar la variabilidad en las medidas

realizas con Pilodyn. Es por esto que a continuación proponemos una corrección.

La corrección será leve entre un 15 y un 30% y mayor cuando supere ese 30% (que

supone el doble del valor umbral contemplado).

De la misma forma, fijamos como valor umbral de corrección un 15% para MAT y un

10% para Sylvatest, que resultó ser el equipo más estable en sus mediciones.

Para llevar a cabo dichas correcciones empleamos el programa estadístico Statgraphics

Plus 5.1.y en todos los casos comprobamos que se cumplan las siguientes hipótesis:

Homocedasticidad: Cuando la varianza de los residuos es constante y no varía

en los diferentes niveles del factor. La falta de homocedasticidad se denomina

Heterocedasticidad.

Linealidad: Cuando los datos se ajustan convenientemente a la ecuación del

modelo de regresión.

Normalidad: Afirma que los errores del modelo siguen una distribución normal.

Esta hipótesis se contrasta a partir de los residuos estandarizados. (PÉREZ

LÓPEZ, César. 2002)

A.2) Corrección Modelo Pilodyn para Tableros de Fibras Envejecidos:

densidad= 57,6911 + 0,685783*(densidad Pilodyn)


con Pilodyn tras la corrección para tableros de fibras envejecidos.

200

300

400

500

600

700

800

EFF

I.1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.5

EFF

II.1

1

EFV

II.1

EFV

II.7

EFV

II.1

3

EFF

III.

3

EFF

III.

9

EFF

III.

15

EFV

III.

5

EFV

III.

11

EFF

IV.1

EFF

IV.7

EFF

IV.1

3

EFV

IV.3

EFV

IV.9

EFV

IV.1

5

De

nsi

dad

(kg

/m³)

Corrección modelo pilodyn para la estimación de la densidad para tableros de fibras envejecidos

Pilodyn Corregido

Real

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 68 ~

B.1) Modelo Sylvatest:

Ln(densidad)= 5,89107 + 0,00029998*(Vus) + 0,00768099*Zp – 0,0551882*Zst


estándar y Zst= 0 para tableros resistentes a la humedad. Densidad (kg/m3), Vus (velocidad ultrasonidos

m/s).


destructivo con la densidad estimada a partir del equipo no destructivo Sylvatest.


con Sylvatest para tableros de partículas.

200

300

400

500

600

700

800

EPL

I.1

EPL

I.1

2

EPU

I.7

EFF

I.2

EFF

I.1

3

EFV

I.8

EPL

II.3

EPL

II.1

4

EPU

II.9

EFF

II.4

EFF

II.1

5

EFV

II.1

0

EPL

III.

6

EPU

III.

1

EPU

III.

12

EFF

III.

8

EFV

III.

3

EFV

III.

14

EPL

IV.1

1

EPU

IV.9

EFF

IV.5

EFF

IV.1

6

EFV

IV.1

1

De

nsi

dad

(kg

/m³)

Densidad Real/Densidad con Sylvatest para tableros de fibras y partículas

Sylvatest

Real

350

400

450

500

550

600

650

700

750

EPL

I.1

EPL

I.6

EPL

I.1

1

EPL

I.1

6

EPU

I.5

EPU

I.1

0

EPU

I.1

5

EPL

II.4

EPL

II.9

EPL

II.1

4

EPU

II.3

EPU

II.8

EPU

II.1

3

EPL

III.

2

EPL

III.

8

EPL

III.

13

EPU

III.

2

EPU

III.

7

EPU

III.

12

EPL

IV.2

EPL

IV.9

EPL

IV.1

5

EPU

IV.6

EPU

IV.1

1

De

nsi

dad

(kg

/m³)

Densidad Real/Densidad con Sylvatest para tableros de partículas

Sylvatest

Real




~ 69 ~


con Sylvatest para tableros de fibras.

En esta ocasión, al igual que nos sucede con Pilodyn, el modelo estadístico para el ensayo no destructivo

Sylvatest, funciona correctamente para tableros de partículas y fibras sin envejecer pero en el caso de los

tableros de fibras con cierto grado de envejecimiento se podría mejorar, y es por ello que proponemos la

siguiente corrección del modelo e ilustramos gráficamente la mejora.

B.2) Corrección Modelo Sylvatest para Tableros de Fibras Envejecidos:

densidad= -152,036 + 1,12117*(densidad Sylvatest)


con Sylvatest tras la corrección para tableros de fibras envejecidos.

200

300

400

500

600

700

800 EF

F I.

1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.5

EFF

II.1

1

EFV

II.1

EFV

II.7

EFV

II.1

3

EFF

III.

3

EFF

III.

9

EFF

III.

15

EFV

III.

5

EFV

III.

11

EFF

IV.1

EFF

IV.7

EFF

IV.1

3

EFV

IV.3

EFV

IV.9

EFV

IV.1

5

De

nsi

dad

(kg

/m³)

Densidad Real/Densidad con Sylvatest para

tableros de fibras

Sylvatest

Real

200

300

400

500

600

700

800

EFF

I.1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.5

EFF

II.1

1

EFV

II.1

EFV

II.7

EFV

II.1

3

EFF

III.

3

EFF

III.

9

EFF

III.

15

EFV

III.

5

EFV

III.

11

EFF

IV.1

EFF

IV.7

EFF

IV.1

3

EFV

IV.3

EFV

IV.9

EFV

IV.1

5

De

nsi

dad

(kg

/m³)

Corrección modelo sylvatest para la estimación de la densidad para tableros de fibras envejecidos

Sylvatest Corregido

Real

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 70 ~

C.1) Modelo MAT:

Ln(densidad)= 6,25592 + 0,282971*Ln(MAT) + 0,12581*Zp

Nota: Zp=1 para tableros de partículas y Zp= 0 para tableros de fibras. Densidad (kg/m3), MAT (kN).


destructivo con la densidad estimada a partir del equipo no destructivo MAT.


con MAT para tableros de partículas.

200

300

400

500

600

700

800

EPL

I.1

EPL

I.1

2

EPU

I.7

EFF

I.2

EFF

I.1

3

EFV

I.8

EPL

II.3

EPL

II.1

4

EPU

II.9

EFF

II.4

EFF

II.1

5

EFV

II.1

0

EPL

III.

5

EPL

III.

16

EPU

III.

11

EFF

III.

6

EFV

III.

1

EFV

III.

12

EPL

IV.7

EPU

IV.2

EPU

IV.1

3

EFF

IV.9

EFV

IV.4

EFV

IV.1

5

De

nsi

dad

(kg

/m³)

Densidad Real/Densidad con MAT para tableros de fibras y partículas

MAT

Real

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

EPL

I.1

EPL

I.7

EPL

I.1

3

EPU

I.3

EPU

I.9

EPU

I.1

5

EPL

II.5

EPL

II.1

1

EPU

II.1

EPU

II.7

EPU

II.1

3

EPL

III.

3

EPL

III.

9

EPL

III.

15

EPU

III.

5

EPU

III.

11

EPL

IV.1

EPL

IV.7

EPL

IV.1

3

EPU

IV.3

EPU

IV.9

EPU

IV.1

5

De

nsi

dad

(kg

/m³)

Densidad Real/Densidad con MAT para tableros de partículas

MAT

Real




~ 71 ~


con MAT para tableros de fibras.

En este caso, realizaremos la corrección únicamente para tableros de fibras sin envejecer. El análisis

gráfico del modelo estadístico nos conduce a pensar que el modelo funciona correctamente para el resto

de tableros y el estudio estadístico lo confirma.

C.2) Corrección Modelo MAT para Tableros de Fibras Sin Envejecer:

Ln (densidad)= 6,09676 + 0,000846086*(densidad MAT)


con MAT tras la corrección para tableros de fibras sin envejecimiento.

200

300

400

500

600

700

800 EF

F I.

1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.5

EFF

II.1

1

EFV

II.1

EFV

II.7

EFV

II.1

3

EFF

III.

3

EFF

III.

9

EFF

III.

15

EFV

III.

5

EFV

III.

11

EFF

IV.1

EFF

IV.7

EFF

IV.1

3

EFV

IV.3

EFV

IV.9

EFV

IV.1

5

De

nsi

dad

(kg

/m³)

Densidad Real/Densidad con MAT

para tableros de fibras

MAT

Real

200

300

400

500

600

700

800

EFF

I.1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.5

EFF

II.1

1

EFV

II.1

EFV

II.7

EFV

II.1

3

EFF

III.

3

EFF

III.

9

EFF

III.

15

EFV

III.

5

EFV

III.

11

EFF

IV.1

EFF

IV.7

EFF

IV.1

3

EFV

IV.3

EFV

IV.9

EFV

IV.1

5

De

nsi

dad

(kg

/m³)

Corrección modelo MAT para la estimación de la densidad para tableros de fibras nuevos

MAT Corregido

Real

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 72 ~

o Resistencia a la Flexión, MOR:


Ln(MOR)= 4,98259 – 0,157408*(Pilodyn) – 1,22552*Zp – 0,126458*Zst


estándar y Zst= 0 para tableros resistentes a la humedad. MOR (N/mm2), Penetración Pilodyn (mm).

Figura 49: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR obtenido a partir del ensayo

destructivo con MOR estimado a partir del equipo no destructivo Pilodyn.

Figura 50: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR real y MOR estimado con Pilodyn

para tableros de partículas.

0

10

20

30

40

50

60

EPL

I.1

EPL

I.1

2

EPU

I.7

EFF

I.2

EFF

I.1

3

EFV

I.8

EPL

II.3

EPL

II.1

4

EPU

II.9

EFF

II.5

EFF

II.1

6

EFV

II.1

1

EPL

III.

8

EPU

III.

3

EPU

III.

14

EFF

III.

9

EFV

III.

4

EFV

III.

15

EPL

IV.1

1

EPU

IV.6

EFF

IV.4

EFF

IV.1

5

EFV

IV.1

0

RES

ISTE

NC

IA A

LA

FLE

XIÓ

N (

N/m

m²)

MOR Real/MOR con Pilodyn para tableros de fibras y partículas

Pilodyn

Real

0

2

4

6

8

10

12

14

EPL

I.1

EPL

I.7

EPL

I.1

3

EPU

I.3

EPU

I.9

EPU

I.1

5

EPL

II.5

EPL

II.1

1

EPU

II.1

EPU

II.7

EPU

II.1

3

EPL

III.

5

EPL

III.

11

EPU

III.

1

EPU

III.

7

EPU

III.

13

EPL

IV.3

EPL

IV.1

0

EPL

IV.1

6

EPU

IV.6

EPU

IV.1

2

RES

ISTE

NC

IA A

LA

FLE

XIÓ

N (

N/m

m²)

MOR Real/MOR con Pilodyn para tableros de partículas

Pilodyn

Real




~ 73 ~

Figura 51: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR real y MOR estimado con Pilodyn

para tableros de fibras.

Para la estimación de la resistencia a la flexión del tablero de partículas, el modelo

funciona según lo previsto sin embargo, para el tablero de fibras, concretamente

envejecido, cabe realizar la siguiente corrección.


MOR= 2,00336 + 0,411283*(MOR Pilodyn)

Figura 52: Gráfico en el que se representa la comparación MOR real y MOR estimado con Pilodyn tras la

corrección para tableros de fibras envejecidos.

0

10

20

30

40

50

60 EF

F I.

1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.6

EFF

II.1

2

EFV

II.2

EFV

II.8

EFV

II.1

4

EFF

III.

4

EFF

III.

10

EFF

III.

16

EFV

III.

6

EFV

III.

12

EFF

IV.4

EFF

IV.1

0

EFF

IV.1

6

EFV

IV.6

EFV

IV.1

2 R

ESIS

TEN

CIA

A L

A F

LEX

IÓN

(N

/mm

²)

MOR Real/MOR con Pilodyn para tableros de fibras

Pilodyn

Real

0

10

20

30

40

50

60

EFF

I.1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.6

EFF

II.1

2

EFV

II.2

EFV

II.8

EFV

II.1

4

EFF

III.

4

EFF

III.

10

EFF

III.

16

EFV

III.

6

EFV

III.

12

EFF

IV.4

EFF

IV.1

0

EFF

IV.1

6

EFV

IV.6

EFV

IV.1

2 R

ESIS

TEN

CIA

A L

A F

LEX

IÓN

(N

/mm

²

Corrección modelo pilodyn para la estimación de la densidad para tableros de fibras envejecidos

Pilodyn Corregido

Real

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 74 ~


Ln(MOR)= -17,25 + 2,69056*(Vus) - 0,965089*Zp – 0,0166505*Zst


estándar y Zst= 0 para tableros resistentes a la humedad. MOR (N/mm2), Vus (velocidad ultrasonidos

m/s).

Figura 53: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR real obtenido a partir del ensayo

destructivo con MOR estimado a partir del equipo no destructivo Sylvatest.

Figura 54: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR real y MOR estimado con Sylvatest


0

10

20

30

40

50

EPL

I.1

EPL

I.1

2

EPU

I.7

EFF

I.2

EFF

I.1

3

EFV

I.8

EPL

II.3

EPL

II.1

4

EPU

II.9

EFF

II.5

EFF

II.1

6

EFV

II.1

1

EPL

III.

9

EPU

III.

4

EPU

III.

15

EFF

III.

11

EFV

III.

6

EPL

IV.1

EPL

IV.1

6

EPU

IV.1

3

EFF

IV.1

1

EFV

IV.6

RES

ISTE

NC

IA A

LA

FLE

XIÓ

N (

N/m

m²)

MOR Real/MOR con Sylvatest para tableros de fibras y partículas

Sylvatest

Real

0

2

4

6

8

10

12

14

EPL

I.1

EPL

I.6

EPL

I.1

1

EPL

I.1

6

EPU

I.5

EPU

I.1

0

EPU

I.1

5

EPL

II.4

EPL

II.9

EP

L II

.14

EPU

II.3

EPU

II.8

EPU

II.1

3

EPL

III.

5

EPL

III.

10

EPL

III.

15

EPU

III.

4

EPU

III.

9

EPU

III.

14

EPL

IV.4

EPL

IV.1

3

EPU

IV.2

EP

U IV

.9

EPU

IV.1

4

RES

ISTE

NC

IA A

LA

FLE

XIÓ

N (

N/m

m²)

MOR Real/MOR con Sylvatest para tableros de partículas

Sylvatest

Real




~ 75 ~

Figura 55: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR y MOR estimado con Sylvatest


Únicamente corregiremos el modelo para tableros de fibras envejecidos. Ésta será leve debido a la

pequeña variación entre ambas muestras, aunque significativamente distinta como para tenerla en cuenta.

Para el resto de tableros el modelo cumple con las expectativas esperadas y lo aceptamos como válido.


Ln(MOR)= 0,888971 + 0.0926451*(MOR Sylvatest)

Figura 56: Gráfico en el que se representa la comparación MOR real y MOR estimado con Sylvatest tras

la corrección para tableros de fibras envejecidos.

0 5

10 15 20 25 30 35 40 45 50

EFF

I.1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.6

EFF

II.1

2

EFV

II.2

EFV

II.8

EFV

II.1

4

EFF

III.

4

EFF

III.

10

EFF

III.

16

EFV

III.

6

EFV

III.

12

EFF

IV.4

EFF

IV.1

0

EFF

IV.1

6

EFV

IV.6

EFV

IV.1

2

RES

ISTE

NC

IA A

LA

FLE

XIÓ

N (

N/m

m²)

MOR Real/MOR con Sylvatest para tableros

de fibras

Sylvatest

Real

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

EFF

I.1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.6

EFF

II.1

2

EFV

II.2

EFV

II.8

EFV

II.1

4

EFF

III.

4

EFF

III.

10

EFF

III.

16

EFV

III.

6

EFV

III.

12

EFF

IV.4

EFF

IV.1

0

EFF

IV.1

6

EFV

IV.6

EFV

IV.1

2 RES

ISTE

NC

IA A

LA

FLE

XIÓ

N (

N/m

m²)

Corrección modelo Sylvatest para la estimación de la densidad para tableros de fibras envejecidos

Sylvatest Corregido

Real

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 76 ~

C.1) Modelo MAT:

Ln(MOR)= 2,15632 + 1,49608*(MAT) - 0,400183*Zp


estándar y Zst= 0 para tableros resistentes a la humedad. MOR (N/mm2), MAT (kN).

Figura 57: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR real obtenido a partir del ensayo

destructivo con MOR estimado a partir del equipo no destructivo MAT.

Figura 58: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR real y MOR estimado con MAT


0 5

10 15 20 25 30 35 40 45 50

EPL

I.1

EPL

I.1

2

EPU

I.7

EFF

I.1

EFF

I.1

1

EFV

I.5

EFV

I.1

5

EPL

II.9

EPU

II.3

EPU

II.1

3

EFF

II.8

EFV

II.2

EFV

II.1

2

EPL

III.

8

EPU

III.

2

EPU

III.

12

EFF

III.

6

EFF

III.

16

EFV

III.

10

EPL

IV.4

EPL

IV.1

5

EPU

IV.9

EFF

IV.6

EFF

IV.1

6

EFV

IV.1

0

RES

ISTE

NC

IA A

LA

FLE

XIÓ

N (

N/m

m²)

MOR Real/MOR con MAT para tableros de fibras y partículas

MAT

Real

0

2

4

6

8

10

12

14

EPL

I.1

EPL

I.6

EPL

I.1

2

EPU

I.2

EPU

I.7

EPU

I.1

2

EPL

II.1

EPL

II.6

EPL

II.1

1

EPL

II.1

6

EPU

II.5

EPU

II.1

0

EPU

II.1

5

EPL

III.

6

EPL

III.

11

EPL

III.

16

EPU

III.

5

EPU

III.

10

EPU

III.

15

EPL

IV.4

EPL

IV.1

0

EPL

IV.1

5

EPU

IV.4

EPU

IV.9

EPU

IV.1

4

RES

ISTE

NC

IA A

LA

FLE

XIÓ

N (

N/m

m²)

MOR Real/MOR con MAT para tableros de partículas

MAT

Real




~ 77 ~

Figura 59: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOR y MOR estimado con MAT para

tableros de fibras.

Al contrario de lo que venimos observando hasta ahora, en este caso el modelo funciona bien para

tableros de fibras envejecidos y en el resto de los casos corregimos para acercarnos más a la realidad de

parámetro a medir.

C.2) Corrección Modelo MAT para Tableros de Partículas Con y Sin Envejecimiento:

Ln(MOR)= 0,849789 + 0,853902*(MOR MAT)

Figura 60: Gráfico en el que se representa la comparación MOR real y MOR estimado con MAT tras la

corrección para tableros de partículas con y sin envejecimiento.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50 EF

F I.

1

EFF

I.6

EFF

I.1

1

EFF

I.1

6

EFV

I.5

EFV

I.1

0

EFV

I.1

5

EFF

II.5

EFF

II.1

0

EFF

II.1

5

EFV

II.4

EFV

II.9

EFV

II.1

4

EFF

III.

3

EFF

III.

8

EFF

III.

13

EFV

III.

2

EFV

III.

7

EFV

III.

12

EFF

IV.1

EFF

IV.8

EFF

IV.1

3

EFV

IV.2

EFV

IV.7

EFV

IV.1

2

RES

ISTE

NC

IA A

LA

FLE

XIÓ

N (

N/m

m²)

MOR Real/MOR con MAT


MAT

Real

0

2

4

6

8

10

12

14

16

EPL

I.1

EPL

I.7

EPL

I.1

4

EPU

I.5

EPU

I.1

1

EPL

II.1

EPL

II.7

EPL

II.1

3

EPU

II.3

EPU

II.9

EPU

II.1

5

EPL

III.

7

EPL

III.

13

EPU

III.

3

EPU

III.

9

EPU

III.

15

EPL

IV.5

EPL

IV.1

2

EPU

IV.2

EPU

IV.8

EPU

IV.1

4

RES

ISTE

NC

IA A

LA

FLE

XIÓ

N (

N/m

m²)

Corrección modelo MAT para la estimación de la densidad para tableros de partículas

MAT Corregido

Real

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 78 ~

C.3) Corrección Modelo MAT para Tableros de Fibras Sin Envejecimiento:

MOR= 13,8807 + 1,25406*(MOR MAT)

Figura 61: Gráfico en el que se representa la comparación MOR real y MOR estimado con MAT tras la

corrección para tableros de fibras nuevos.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

EFF

I.1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.6

EFF

II.1

2

EFV

II.2

EFV

II.8

EFV

II.1

4

EFF

III.

4

EFF

III.

10

EFF

III.

16

EFV

III.

6

EFV

III.

12

EFF

IV.4

EFF

IV.1

0

EFF

IV.1

6

EFV

IV.6

EFV

IV.1

2

RES

ISTE

NC

IA A

LA

FLE

XIÓ

N (

N/m

m²)

Corrección modelo MAT para la estimación de la densidad para tableros de fibras nuevos

MAT Corregido

Real




~ 79 ~

o Módulo de elasticidad en Flexión, MOE:


MOE= 7851,54 – 2312,76*Ln (Pilodyn) – 559,193*Zp – 398,045*Zst


estándar y Zst= 0 para tableros resistentes a la humedad. MOE (N/mm2), Penetración Pilodyn (mm).

Figura 62: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE obtenido a partir del ensayo

destructivo con MOE estimado a partir del equipo no destructivo Pilodyn.

Figura 63: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE real y MOE estimado con Pilodyn


0 500

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

EPL

I.1

EPL

I.1

2

EPU

I.7

EFF

I.2

EFF

I.1

3

EFV

I.8

EPL

II.3

EPL

II.1

4

EPU

II.9

EFF

II.5

EFF

II.1

6

EFV

II.1

1

EPL

III.

8

EPU

III.

3

EPU

III.

14

EFF

III.

9

EFV

III.

4

EFV

III.

15

EPL

IV.1

1

EPU

IV.6

EFF

IV.4

EFF

IV.1

5

EFV

IV.1

0

MÓ

DU

LO D

E EL

AST

ICID

AD

(N

/mm

²)

MOE Real/MOE con Pilodyn para tableros de fibras y partículas

Pilodyn

Real

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

EPL

I.1

EPL

I.7

EPL

I.1

3

EPU

I.3

EPU

I.9

EPU

I.1

5

EPL

II.5

EPL

II.1

1

EPU

II.1

EPU

II.7

EPU

II.1

3

EPL

III.

5

EPL

III.

11

EPU

III.

1

EPU

III.

7

EPU

III.

13

EPL

IV.3

EPL

IV.1

0

EPL

IV.1

6

EPU

IV.6

EPU

IV.1

2

MÓ

DU

LO D

E EL

AST

ICID

AD

(N

/mm

²)

MOE Real/MOE con Pilodyn para tableros de partículas

Pilodyn

Real

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 80 ~

Figura 64: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE real y MOE estimado con Pilodyn


Para la estimación del módulo de elasticidad a partir de Pilodyn el modelo funciona

muy bien para tableros nuevos. Para tableros de partículas y de fibras con cierto grado

de envejecimiento proponemos las siguientes correcciones.

A.2) Corrección Modelo Pilodyn para Tableros de Partículas Envejecidos:

Ln(MOE)= -3,32024 + 1,38866*Ln(MOE Pilodyn)

Figura 65: Gráfico en el que se representa la comparación MOR real y MOR estimado con Pilodyn tras la

corrección para tableros de partículas envejecidos.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500 EF

F I.

1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.6

EFF

II.1

2

EFV

II.2

EFV

II.8

EFV

II.1

4

EFF

III.

4

EFF

III.

10

EFF

III.

16

EFV

III.

6

EFV

III.

12

EFF

IV.4

EFF

IV.1

0

EFF

IV.1

6

EFV

IV.6

EFV

IV.1

2 M

ÓD

ULO

DE

ELA

STIC

IDA

D (

N/m

m²)

MOE Real/MOE con Pilodyn para tableros de

fibras

Pilodyn

Real

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

EPL

I.1

EPL

I.7

EPL

I.1

3

EPU

I.3

EPU

I.9

EPU

I.1

5

EPL

II.5

EPL

II.1

1

EPU

II.1

EPU

II.7

EPU

II.1

3

EPL

III.

5

EPL

III.

11

EPU

III.

1

EPU

III.

7

EPU

III.

13

EPL

IV.3

EPL

IV.1

0

EPL

IV.1

6

EPU

IV.6

EPU

IV.1

2 M

ÓD

ULO

DE

ELA

STIC

IDA

D (

N/m

m²)

Corrección modelo Pilodyn para la estimación del MOE para tableros de partículas envejecidos

Pilodyn Corregido

Real




~ 81 ~


Ln(MOE)= 5,283 + 0,00667506*(MOE Pilodyn)

Figura 66: Gráfico en el que se representa la comparación MOE real y MOE estimado con Pilodyn tras la

corrección para tableros de fibras envejecidos.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

EFF

I.1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.6

EFF

II.1

2

EFV

II.2

EFV

II.8

EFV

II.1

4

EFF

III.

4

EFF

III.

10

EFF

III.

16

EFV

III.

6

EFV

III.

12

EFF

IV.4

EFF

IV.1

0

EFF

IV.1

6

EFV

IV.6

EFV

IV.1

2

MÓ

DU

LO D

E EL

AST

ICID

AD

(N

/mm

²)

Corrección modelo Pilodyn para la estimación del MOE para tableros de fibras

Pilodyn Corregido

Real

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 82 ~


Ln(MOE)= -7,8035 + 2,04153*Ln(Vus) - 0,183632*Zp – 0,106576*Zst


estándar y Zst= 0 para tableros resistentes a la humedad. MOE (N/mm2), Vus (velocidad ultrasonidos

m/s).

Figura 67: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE real obtenido a partir del ensayo

destructivo con MOE estimado a partir del equipo no destructivo Sylvatest.

Figura 68: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE real y MOE estimado con Sylvatest


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

EPL

I.1

EPL

I.1

2

EPU

I.7

EFF

I.2

EFF

I.1

3

EFV

I.8

EPL

II.3

EPL

II.1

4

EPU

II.9

EFF

II.5

EFF

II.1

6

EFV

II.1

1

EPL

III.

9

EPU

III.

4

EPU

III.

15

EFF

III.

11

EFV

III.

6

EPL

IV.1

EPL

IV.1

6

EPU

IV.1

3

EFF

IV.1

1

EFV

IV.6

MÓ

DU

LO D

E EL

AST

ICID

AD

(N

/mm

²)

MOE Real/MOE con Sylvatest para tableros de fibras y partículas

Sylvatest

Real

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

EPL

I.1

EPL

I.7

EPL

I.1

3

EPU

I.3

EPU

I.9

EPU

I.1

5

EPL

II.5

EPL

II.1

1

EPU

II.1

EPU

II.7

EPU

II.1

3

EPL

III.

6

EPL

III.

12

EPU

III.

2

EPU

III.

8

EPU

III.

14

EPL

IV.6

EPL

IV.1

5

EPU

IV.7

EPU

IV.1

3 M

ÓD

ULO

DE

ELA

STIC

IDA

D (

N/m

m²)

MOE Real/MOE con Sylvatest para tableros de partículas

Sylvatest

Real




~ 83 ~

Figura 69: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE y MOE estimado con Sylvatest para

tableros de fibras.

Al igual que decidimos con Pilodyn, corregimos para Sylvatest tableros de partículas y fibras envejecidos

para que la estimación se acerque más al valor real aunque la tendencia, en cualquier caso, es buena.

B.2) Corrección Modelo Sylvatest para Tableros de Partículas Envejecidos:

Ln(MOE)= -1,76367 + 1,17192*Ln(MOE Sylvatest)

Figura 70: Gráfico en el que se representa la comparación MOE real y MOE estimado con Sylvatest tras

la corrección para tableros de partículas envejecidos.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500 EF

F I.

1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.6

EFF

II.1

2

EFV

II.2

EFV

II.8

EFV

II.1

4

EFF

III.

4

EFF

III.

10

EFF

III.

16

EFV

III.

6

EFV

III.

12

EFF

IV.4

EFF

IV.1

0

EFF

IV.1

6

EFV

IV.6

EFV

IV.1

2 M

ÓD

ULO

DE

ELA

STIC

IDA

D (

N/m

m²)

MOE Real/MOE con Sylvatest para tableros

de fibras

Sylvatest

Real

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

EPL

I.1

EPL

I.7

EPL

I.1

3

EPU

I.3

EPU

I.9

EPU

I.1

5

EPL

II.5

EPL

II.1

1

EPU

II.1

EPU

II.7

EPU

II.1

3

EPL

III.

6

EPL

III.

12

EPU

III.

2

EPU

III.

8

EPU

III.

14

EPL

IV.6

EPL

IV.1

5

EPU

IV.7

EPU

IV.1

3

MÓ

DU

LO D

E EL

AST

ICID

AD

(N

/mm

²)

Corrección modelo Sylvatest para la estimación del MOE para tableros de partículas envejecidos

Sylvatest Corregido

Real

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 84 ~


Ln(MOE)= 5,27804 + 0,000893116*(MOE Sylvatest)

Figura 71: Gráfico en el que se representa la comparación MOE real y MOE estimado con Sylvatest tras

la corrección para tableros de fibras envejecidos.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

EFF

I.1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.6

EFF

II.1

2

EFV

II.2

EFV

II.8

EFV

II.1

4

EFF

III.

4

EFF

III.

10

EFF

III.

16

EFV

III.

6

EFV

III.

12

EFF

IV.4

EFF

IV.1

0

EFF

IV.1

6

EFV

IV.6

EFV

IV.1

2

MÓ

DU

LO D

E EL

AST

ICID

AD

(N

/mm

²)

Corrección modelo Sylvatest para la estimación del MOE para tableros de fibras envejecidos

Sylvatest Corregido

Real




~ 85 ~

C.1) Modelo MAT:

Ln(MOE)= 7,04664 + 1,06996*Ln(MAT) + 0,201852*Zp


estándar y Zst= 0 para tableros resistentes a la humedad. MOE (N/mm2), MAT (kN).

Figura 72: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE real obtenido a partir del ensayo

destructivo con MOE estimado a partir del equipo no destructivo MAT.

Figura 73: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE real y MOE estimado con MAT


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

EPL

I.1

EPL

I.1

2

EPU

I.7

EFF

I.2

EFF

I.1

3

EFV

I.8

EPL

II.3

EPL

II.1

4

EPU

II.9

EFF

II.5

EFF

II.1

6

EFV

II.1

1

EPL

III.

8

EPU

III.

3

EPU

III.

14

EFF

III.

9

EFV

III.

4

EFV

III.

15

EPL

IV.1

1

EPU

IV.6

EFF

IV.4

EFF

IV.1

5

EFV

IV.1

0 M

ÓD

ULO

DE

ELA

STIC

IDA

D (

N/m

m²)

MOE Real/MOE con MAT para tableros de fibras y partículas

MAT

Real

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

EPL

I.1

EPL

I.7

EPL

I.1

3

EPU

I.3

EPU

I.9

EPU

I.1

5

EPL

II.5

EPL

II.1

1

EPU

II.1

EPU

II.7

EPU

II.1

3

EPL

III.

5

EPL

III.

11

EPU

III.

1

EPU

III.

7

EPU

III.

13

EPL

IV.3

EPL

IV.1

0

EPL

IV.1

6

EPU

IV.6

EPU

IV.1

2 M

ÓD

ULO

DE

ELA

STIC

IDA

D (

N/m

m²)

MOE Real/MOE con MAT para tableros de partículas

MAT

Real

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 86 ~

Figura 74: Gráfico en el que se representa la comparación entre MOE y MOE estimado con MAT para

tableros de fibras.

En este último caso, el modelo funciona realmente bien para tableros de partículas envejecidos y

decidimos corregir para tableros de partículas nuevos y tableros de fibras con y sin envejecimiento.

C.2) Corrección Modelo MAT para Tableros de Partículas Sin Envejecimiento:

MOE= -2323,11 + 634,901*Ln(MOE MAT)

Figura 75: Gráfico en el que se representa la comparación MOE real y MOE estimado con MAT tras la

corrección para tableros de partículas sin envejecimiento.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500 EF

F I.

1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.6

EFF

II.1

2

EFV

II.2

EFV

II.8

EFV

II.1

4

EFF

III.

4

EFF

III.

10

EFF

III.

16

EFV

III.

6

EFV

III.

12

EFF

IV.4

EFF

IV.1

0

EFF

IV.1

6

EFV

IV.6

EFV

IV.1

2 M

ÓD

ULO

DE

ELA

STIC

IDA

D (

N/m

m²)

MOE Real/MOE con MAT


MAT

Real

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

EPL

I.1

EPL

I.7

EPL

I.1

3

EPU

I.3

EPU

I.9

EPU

I.1

5

EPL

II.5

EPL

II.1

1

EPU

II.1

EPU

II.7

EPU

II.1

3

EPL

III.

5

EPL

III.

11

EPU

III.

1

EPU

III.

7

EPU

III.

13

EPL

IV.3

EPL

IV.1

0

EPL

IV.1

6

EPU

IV.6

EPU

IV.1

2

MÓ

DU

LO D

E EL

AST

ICID

AD

(N

/mm

²)

Corrección modelo MAT para la estimación del MOE para tableros de partículas nuevos

MAT Corregido

Real




~ 87 ~

C.3) Corrección Modelo MAT para Tableros de Fibras:

- Sin Envejecimiento: MOE= 1369,85 + 0,955596*(MOE MAT)

- Con Envejecimiento: MOE= -2928,29 + 548,729*Ln(MOE MAT)

Figura 76: Gráfico en el que se representa la comparación MOE real y MOE estimado con MAT tras la

corrección para tableros de fibras nuevos y envejecidos.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

EFF

I.1

EFF

I.7

EFF

I.1

3

EFV

I.3

EFV

I.9

EFV

I.1

5

EFF

II.6

EFF

II.1

2

EFV

II.2

EFV

II.8

EFV

II.1

4

EFF

III.

4

EFF

III.

10

EFF

III.

16

EFV

III.

6

EFV

III.

12

EFF

IV.4

EFF

IV.1

0

EFF

IV.1

6

EFV

IV.6

EF

V IV

.12

MÓ

DU

LO D

E EL

AST

ICID

AD

(N

/mm

²)

Corrección modelo MAT para la estimación del MOE para tableros de fibras

MAT Corregido

Real

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 88 ~

6.4. RESUMEN COMPROBACIÓN MODELOS ESTADÍSTICOS

A modo de clarificación incluimos unas tablas resumen en las que se puede observar de

un vistazo con que equipos, tipo de tableros y grado de envejecimiento funcionan en

mejor medida los modelos estudiados.

PILODYN

PSE PCE FSE FCE

DENSIDAD

MOR

MOE

Tabla 19: Resumen comportamiento del modelo Pilodyn.

SYLVATEST

PSE PCE FSE FCE

DENSIDAD

MOR

MOE

Tabla 20: Resumen comportamiento del modelo Sylvatest.




~ 89 ~

MAT

PSE PCE FSE FCE

DENSIDAD

MOR

MOE

Tabla 21: Resumen comportamiento del modelo MAT.

Nota: PSE tableros de partículas sin envejecimiento, PCE tableros de partículas con envejecimiento, FSE

tableros de fibras sin envejecimiento y FCE tableros de fibras con envejecimiento. Tick verde: el modelo

funciona muy bien, punto amarillo: ligera corrección del modelo y punto rojo: corrección mayor del

modelo.

Tras todo lo expuesto podemos concluir que los modelos estudiados tienen una

aplicación a la realidad y se puede ampliar su utilización a una muestra formada por

tableros de fibras y de partículas procedentes de fábricas de España y Portugal, ya que

las líneas de tendencia así lo reflejan.

Si entramos en un análisis más pormenorizado cabe destacar, que para estimar las

propiedades físicas y mecánicas de tableros de partículas con y sin envejecimiento y de

fibras nuevos emplearíamos los equipos no destructivos Pilodyn y Sylvatest. Entre

ambos nos quedaríamos con el penetrómetro por ser más sencillo, ligero y cómodo de

ensayar.

Sin embargo, para trabajar con tableros de fibras sometidos a un cierto grado de

envejecimiento elegiríamos el Método de Arranque de Tornillo por ser éste el que

mejores resultados aporta.

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 90 ~

6.5. PROPUESTA DE MODELO ESTADÍSTICO PARA LA ESTIMACIÓN CON

ONDAS INDUCIDAS (MICROSECOND TIMER, FAKOPP)

En Proyectos anteriores no se había empleado este equipo no destructivo, así que

aprovechamos la toma de datos efectuada para elaborar un nuevo modelo estadístico

como el que a continuación se expone.

En primer lugar realizamos un análisis de la varianza, para ver cómo influye tanto el

tipo de tablero como el envejecimiento y su interacción en la variable estudio.

Figura 77: Interacción de los factores tipo de tablero y envejecimiento sobre el modelo Microsecond

Timer, Fakopp.

Queda patente la influencia de ambos factores y se podría tener en cuenta en el modelo

una variable cualitativa del ciclo para tableros sin envejecer y tableros envejecidos pero

decidimos no emplearla por su baja aplicación en la realidad, ya que a la hora de evaluar

la calidad de un elemento derivado de la madera es difícil conocer el estado de

envejecimiento en el que se encuentra.

Finalmente optamos por crear el modelo utilizando la variable cualitativa Zp, que será 1

para tableros de partículas y 0 para tableros de fibras.

o DENSIDAD:

Ln(densidad)= 5,42153 + 0,000492187*(Vind) + 0,15429*Zp

Nota: Zp=1 para tableros de partículas y Zp= 0 para tableros de fibras. Densidad (kg/m3), Vind (velocidad

vibración inducida m/s).

- JUSTIFICACIÓN DEL MODELO:

R2= 89,1156%

p-valor en la tabla ANOVA < 0,01

Gráfico de Cajas y Bigotes

Velocidad m/s

Tra

tam

ien

to

t01

t02

t03

t04

t11

t12

t13

t14

700 1000 1300 1600 1900 2200 2500




~ 91 ~

Figura 78: Ajuste de regresión para la Densidad.

o Resistencia a la Flexión, MOR:

Ln(MOR)= -0,928482 + 0,00204873*(Vind) – 0,613287*Zp

Nota: Zp=1 para tableros de partículas y Zp= 0 para tableros de fibras. MOR (N/mm2), Vind (velocidad



R2= 96,8278%


Figura 79: Ajuste de regresión para la Resistencia a la Flexión.

Gráfico de Componente + Residuo para el ajuste de regresión. Densidad

Velocidad m/s

Co

mp

on

en

te

700 1000 1300 1600 1900 2200 2500

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

Gráfico de Componente + Residuo para el ajuste de regresión. MOR

Velocidad m/s

Co

mp

on

en

te

700 1000 1300 1600 1900 2200 2500

-2

-1

0

1

2

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 92 ~

o Módulo de elasticidad en Flexión, MOE:

Ln(MOE)= -16,4037 + 3,17078*Ln(Vind) + 0,0535878*Zp

Nota: Zp=1 para tableros de partículas y Zp= 0 para tableros de fibras. MOE (N/mm2), Vind (velocidad



R2= 93,9555%


Figura 80: Ajuste de regresión para el Módulo de elasticidad en Flexión.

En el apartado ANEXOS adjuntamos todo el proceso que nos ha conducido a validar el

modelo estadísticamente y dejamos abierta la puerta a Estudios posteriores la

comprobación, con una nueva muestra de tableros de partículas y de fibras, de su

aplicación en la realidad.

Gráfico de Componente + Residuo para el ajuste de regresión.MOE

Ln(Veloc idad m/s)

Co

mp

on

en

te

6,5 6,8 7,1 7,4 7,7 8

-2,4

-1,4

-0,4

0,6

1,6

2,6




~ 93 ~

6.6. ANÁLISIS DE LA RUGOSIDAD SUPERFICIAL

Como estudio final del Proyecto llevamos a cabo el análisis de la rugosidad superficial

de las 48 muestras restantes que cuentan con 100 mm de longitud, 100 mm de ancho y

16 mm de espesor, que tras ser sometidas a ciclos de envejecimiento físico acelerado y

su correspondiente acondicionamiento junto con las anteriores, en el Laboratorio de

Industrias de los Productos Forestales de la E.U.I.T. Forestal de Madrid, fueron

enviadas a EE.UU. dónde se analizaron en el Laboratorio de la Oklahoma State

University (Stillwater, Oklahoma).

Dicho análisis se efectuó con el equipo Hommel Tester T500 realizando 4 mediciones

en cada cara de la probeta con las que se obtuvieron dos valores: Ra, promedio de

rugosidad y Rz, profundidad de la rugosidad en µm.

Ra o valor promedio de rugosidad en µm es el valor promedio aritmético de los valores

absolutos de las distancias del perfil de rugosidad de la línea intermedia de la longitud

de medición. El valor promedio de rugosidad es idéntico a la altura de un rectángulo

donde su longitud es igual a la longitud total y esto a su vez es idéntico con la

superficie de la suma que existe entre el perfil de rugosidad y la línea intermedia

mientras que Rz representa el promedio de la profundidad de la rugosidad en µm

(promedio aritmético de cinco profundidades singulares consecutivas en la longitud de

medición). Los rugosímetros sirven por tanto para detectar de forma rápida las

profundidades de la rugosidad en las superficies de materiales.

Figura 81: Esquema de cálculo de Ra y Rz.

Se analizaron tres muestras de cada fábrica y grado de envejecimiento respectivamente,

lo que da un total de 384 datos.

En las figuras 82 y 83 podemos observar como efectúa las mediciones el equipo y lo

que sería un perfil de rugosidad típico tanto para tableros nuevos como envejecidos,

respectivamente.

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 94 ~

Figura 82: Rugosímetro midiendo la rugosidad superficial de una de las muestras.

Figura 83: Típico perfil de rugosidad de muestras nuevas y sometidas a un ciclo de envejecimiento.




~ 95 ~

Los resultados obtenidos se resumen en la siguiente tabla:

Tabla 22: Valores de rugosidad superficial.

En general, los valores de la rugosidad media (Ra) fueron significativamente mayores en

los tableros de partículas que en los de fibras.

Los valores medios de Ra y Rz para tableros de partículas nuevos fueron de 9,06 m y

55,91 m, respectivamente mientras que para tableros MDF fueron de 5,72 m y 44,79

m.

En estudios anteriores, valores medios de Ra y Rz para tableros de partículas y MDF se

encontraron dentro del rango de los 7,55 m y 52,83 m; 3,44 m y 27,23 m,

respectivamente. (HIZIROGLU, Salim; JARUSOMBUTI, Songklod; FUEANGVIVAT,

Vallayuth. 2004)

El tablero de partículas Losan presentó un aumento del 73,33% de Ra tras ser sometido

al primer ciclo de envejecimiento. Este aumento fue del 147,93% en el caso de las

muestras de Unemsa.

Ninguno de los dos tipos de tableros de partículas estudiados mostró aumento alguno de

la rugosidad, tras ser expuestos al segundo y tercer ciclo de envejecimiento físico

acelerado.

Tal y como sabemos, el tablero de partículas está constituido por tres capas que

contienen las partículas gruesas en el interior y las finas en las caras externas. Incluso en

las partículas finas de las caras existe una cierta cantidad de adhesivo que se comprime

durante la presión. Las deficiencias detectadas se incrementarán con el efecto de los

primeros ciclos de envejecimiento pero al llegar a cierta saturación la influencia de los

ciclos siguientes será menor en la calidad superficial de los tableros como se puede

observar en la figura 84.

Tipo de Tablero Muestras sin envejecer 1 Ciclo 2 Ciclos 3 Ciclos

Ra Rz Ra Rz Ra Rz Ra Rz

PB- LOSAN χ 9,90 55,82 17,16 30,72 16,18 30,26 16,61 32,03

1,82 8,57 2,58 13,99 2,58 12,24 1,97 11,07

PB- UNEMSA χ 8,22 56,00 20,38 18,30 17,40 23,48 17,57 23,38

1,53 6,60 1,84 9,62 4,13 12,93 2,20 8,60

MDF- FINSA χ 6,59 50,12 10,86 50,04 11,01 53,65 8,37 48,81

0,80 5,89 1,95 8,58 2,64 9,30 3,25 12,76

MDF-VALBOPAN χ 4,85 39,45 8,25 59,52 9,91 53,64 8,55 55,24

0,65 4,95 0,83 4,10 2,32 6,53 2,26 7,67

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 96 ~

En el caso de los dos últimos ciclos de envejecimiento, los dos tipos de tableros

analizados mostraron un comportamiento similar en cuanto a la calidad de su superficie.

Los valores promedio de rugosidad de las muestras expuestas a los tres ciclos no

mostraron ninguna diferencia significativa entre sí para un nivel de confianza del 95%.

Por su parte, los tableros MDF mostraron un comportamiento algo diferente a las

muestras de tableros de partículas, cuando fueron expuestos al envejecimiento.

Su rugosidad superficial no fue influida tan adversamente como en el tablero de

partículas. Como resultado del primer ciclo, los tableros de fibras Finsa y Valbopan

tuvieron un 64,80% y 70,10% de incremento en sus valores de Ra, respectivamente.

Ambos tableros presentaron un cierto aumento de la rugosidad a medida que fueron

expuestos a un segundo ciclo, sin embargo, el tercer ciclo tuvo un efecto positivo en la

calidad de su superficie, como puede observarse en la figura 84.

El proceso de fabricación de un tablero MDF es completamente diferente al de

partículas. El elemento más pequeño de madera, la fibra, es la materia prima del MDF.

En comparación con el tablero de partículas, la compactación y la cantidad de adhesivo

entre las fibras queda mejor distribuida.

Todos estos parámetros dan como resultado el efecto del segundo ciclo de

envejecimiento en contraste con las muestras de partículas.

El punto de saturación del tablero se alcanzó con el tercer ciclo, el cual exhibe una

mayor calidad de su superficie en los dos tableros de fibras objeto de estudio.

Figura 84: Rugosidad superficial de los tableros nuevos y tras ser sometidos a envejecimiento.

PARTÍCULAS LOSAN

PARTÍCULAS UNEMSA

MDF FINSA MDF VALBOPAN

NUEVOS 9.90 8.22 6.59 4.85

1 CICLO 17.16 20.38 10.86 8.25

2 CICLOS 16.18 17.40 11.01 9.91

3 CICLOS 16.61 17.57 8.37 8.55

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

Ra

(m

)

Rugosidad superficial de los tableros tras ser sometidos a ciclos de envejeciemiento físico acelerado




~ 97 ~

CONCLUSIONES

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 98 ~

7. CONCLUSIONES

Los modelos estadísticos basados en ensayos no destructivos analizados en este

Proyecto nos proveen de datos fieles a la realidad tras comprobarlos con los

datos obtenidos a partir de ensayos destructivos y así se refleja en las líneas de

tendencia de los gráficos aportados.

En general los modelos funcionan mejor para tableros de partículas que para

tableros de fibras.

Hemos dado por válidos aquellos modelos cuyo error en la estimación no

superaba un valor umbral de 15% para Pilodyn y MAT y 10% para Sylvatest

basándonos en la variabilidad en la toma de medidas de dichos equipos.

A partir de ese valor umbral hemos aportado una corrección para obtener unos

mejores resultados en el futuro. En ningún caso ha sido necesario prescindir de

alguno de los modelos.

Los equipos no destructivos más fiables para estimar las propiedades físicas y

mecánicas de los tableros de partículas serían tanto el Pilodyn como el Sylvatest.

De entre ambos equipos cabe reseñar que el Penetrómero es más rápido, ligero y

sencillo de utilizar.

Para estimar estas mismas propiedades en tableros de fibras detectamos los

mejores comportamientos con Pilodyn y Sylvatest Duo en aquellos sin

envejecimiento y con MAT en los tableros sometidos a ciclos de

envejecimientos físico acelerado.

Proponemos un nuevo modelo para estimar la Densidad, la Resistencia a la

Flexión y el Módulo de Elasticidad en tableros derivados de la madera con el

equipo no destructivo Microsecond Timer (Fakopp), a partir de los resultados

obtenidos con nuestra muestra formada por tableros de partículas y fibras

procedentes de cuatro fábricas distintas distribuidas por la Península Ibérica,

dejando abierta la posibilidad de comprobar su aplicabilidad en la realidad con

una nueva muestra en el futuro.




~ 99 ~

En cuanto al análisis de la calidad superficial, el equipo empleado, Hommel

Tester T500, puede utilizarse de forma eficaz para cuantificar la rugosidad

superficial de ambos tableros derivados de la madera.

El envejecimiento tiene un efecto importante en el aumento de la rugosidad

tanto de los tableros de partículas como de fibras.

Los análisis dejan claro que la superficie de las muestras MDF es más suave que

la de partículas, dato este ya conocido, siendo además mejor su comportamiento

frente al envejecimiento.

Un estudio con muestras adicionales nos proporcionaría una mejor comprensión

de las características de rugosidad de la superficie de ambos tableros.

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 100 ~

AGRADECIMIENTOS

Quiero dar las gracias en primer lugar a Maderas Santiago Sevilla por proveernos del

material objeto de Estudio, a la Unidad Docente de Estructuras de la E.T.S.I. de Montes

por permitirnos usar sus equipos en este Proyecto, a la Unidad Docente de Industrias de

los Productos Forestales de la E.U.I.T. Forestal por facilitarnos su laboratorio para

realizar cada uno de los ensayos y muy especialmente a su personal, Pedro Beteta y

Andrés Remacha por su apoyo e inestimable ayuda e Ignacio Bobadilla Maldonado por

ser mi Tutor en este Trabajo así como mi mentor, compañero y porque con él he

aprendido mucho, tanto en el terreno profesional como en el personal ya que me ha

hecho “pensar con la cabeza” y me ha dado consejos que podré aplicar a lo largo de

toda mi vida.

A los profesores de la Unidad Docente de Matemáticas de la E.U.I.T. Forestal, Ana

Martínez Blanco y José Evaristo Saa Requejo por su ayuda en el ámbito estadístico pero

fundamentalmente, por demostrarme que uno puede disfrutar con su trabajo y que

ambos enseñan y despliegan todos sus conocimientos desde el corazón en cada una de

sus explicaciones, lo cual es digno de admiración.

A la profesora de la Unidad Docente de Hidráulica e Hidrología de la E.U.I.T. Forestal,

Leticia de Salas Regalado por haberme brindado su apoyo, por estar siempre al tanto de

la Innovación Educativa e interesarse de que las aspiraciones de sus alumnos en el

terreno profesional lleguen a materializarse.

Al Profesor del Departamento Natural Resource Ecology and Management de la

Oklahoma State University, Salim Hiziroglu por su tiempo y consideración y por

concederme la enorme oportunidad de estudiar e investigar en EE.UU.

A todos mis amigos por indagar en lo que estaba haciendo y poner cara de admiración

mientras se lo contaba.

De forma muy especial a las tres mujeres más importantes de mi vida, tres de mis

pilares, mis referentes y de las cuales estoy enormemente orgullosa. Mi madre

Mercedes, mi hermana Montserrat y mi hermana Laura por haberme educado en el

respeto a los demás y la superación personal, y a mis cuñados por estar ahí siempre que

los necesito.

Una mención muy cariñosa a mis sobrinos que siempre consiguen sacarme una sonrisa

por muy preocupada o cansada que pueda estar.

Y por último, a mi pareja Iván, ese cuarto pilar que me sostiene cada día con su afecto,

apoyo, respeto, confianza y amor, al que tantas veces he pedido consejo y que siempre

ha demostrado por encima de todo querer mi felicidad.

Porque sin vuestra ayuda todo esto no habría sido posible. Gracias.




~ 101 ~

FUENTES BIBLIOGRÁFICAS

Libros:

ARRIAGA MARTITEGUI, Francisco; PERAZA SÁNCHEZ, Fernando;

ESTEBAN HERRERO, Miguel; BOBADILLA MALDONADO, Ignacio;

GARCÍA FERNÁNDEZ; Francisco. Intervención en estructuras de madera.

Madrid: Asociación de Investigación Técnica de las industrias de la Madera y

Corcho, 2002. 476 p. ISBN: 84-87381-24-3

FERNÁNDEZ-GOLFÍN SECO, Juan Ignacio; DÍEZ BARRA, M.R.;

HERMOSO PRIETO, E.; MIER PÉREZ, R. Manual de Clasificación de la

Madera. Madrid: AITIM, D. L., 2003. 38 p. ISBN: 84-87381-26-X

GARCÍA ESTEBAN, Luis; GUINDEO CASASÚS, Antonio; PERAZA

ORAMAS; César; DE PALACIOS DE PALACIOS, Paloma. La madera y su

tecnología. Madrid: Coedición Fundación Conde del Valle de Salazar,

Ediciones Mundi-Prensa y AiTiM, 2002. 322 p. ISBN: 84-86793-84-X

GINZEL, Walter; PERAZA, César. Tecnología de tableros de partículas.

Ministerio de Agricultura. Dirección General de Montes, Caza y Pesca Fluvial.

Instituto Forestal de Investigaciones y Experiencias, 1966. 187 p.

PERAZA SÁNCHEZ, Fernando; ARRIAGA MARTITEGUI, Francisco;

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ANIELA P. GARCÍA

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Coedición Fundación Conde del Valle de Salazar y Ediciones Mundi-Prensa,

2004. 628 p. ISBN: 84-8476-203-3

VIGNOTE PEÑA, Santiago; MARTÍNEZ ROJAS, Isaac. Tecnología de la

Madera. 3ª ed. Madrid: Mundi-Prensa, 2006. 687 p. ISBN: 84-8476-263-7

Libros de apoyo:

MUMMERY, Leigh. Surface Texture Analysis. The Handbook. West Germany:

Hommelwerke GmbH, 1990. 105 p. ISBN: 18-48161-15-8

MUÑOZ LÓPEZ, Carmen; PÉREZ FORTEA, Víctor; COBOS SUÁREZ,

Pablo; HERNÁNDEZ ALONSO, Rodolfo; SÁNCHEZ PEÑA, Gerardo.

Sanidad Forestal. Madrid: Ediciones Mundi-Prensa con la colaboración de la

dirección General de Conservación de la Naturaleza. Ministerio de Medio

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Norma UNE EN 316: 2000 “Tableros de fibras. Definiciones, clasificaciones y

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Norma UNE EN 321: 2002 “Tableros derivados de la madera. Determinación de

la resistencia a la humedad bajo condiciones de ensayo cíclicas”.

Norma UNE-EN 322: 1994 “Tableros derivados de la madera. Determinación

del contenido de humedad”.


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E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

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en World Wide Web: < http://www.fakopp.com/site/microsecond-timer>.

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Otros:

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Ingeniería Técnica Forestal, Universidad Politécnica de Madrid, Departamento

de Industrias de los Productos Forestales, 2010.

MARTÍN DE HIJAS IGLESIAS, Miguel. “Estimación del envejecimiento físico

y biológico de los tableros derivados de la madera mediante métodos no

destructivos”. Director: Ignacio Bobadilla Maldonado. Escuela Universitaria de

Ingeniería Técnica Forestal, Universidad Politécnica de Madrid, Departamento

de Industrias de los Productos Forestales, 2008.




~ 107 ~

ANEXOS

1. Ensayos destructivos: Humedad

Probetas H%

EPL I.1 7,3

EPL I.8 8,7

EPU I.1 8,7

EPU I.8 8,5

EFF I.1 6,7

EFF I.8 6,8

EFV I.1 7,1

EFV I.8 7,2

EPL II.2 9,4

EPL II.8 8,9

EPU II.1 9,1

EPU II.8 9,3

EFF II.2 8,1

EFF II.8 8,1

EFV II.2 8,1

EFV II.8 8,2

EPL III.3 9,5

EPL III.8 9,8

EPU III.2 8,8

EPU III.8 9,7

EFF III.2 7,7

EFF III.8 7,7

EFV III.2 8,6

EFV III.8 8,8

EPL IV.1 9,2

EPL IV.7 9,2

EPU IV.2 9,4

EPU IV.12 9,1

EFF IV.1 6,6

EFF IV.8 8,2

EFV IV.1 8,1

EFV IV.8 8,5

Tabla 23: Contenido de humedad en porcentaje.

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 108 ~

2. Análisis de Resultados

Los datos de los ensayos tanto destructivos como no destructivos obtenidos en este

Proyecto se encuentran recogidos en la tabla de Microsoft Excel denominada Tablas

NDT en el cd-rom adjunto al Trabajo y se pueden consultar en las pestañas NDT

(Ensayos no destructivos) y ED (Ensayos destructivos).

3. Comprobación de los Modelos Estadísticos

La comprobación de los modelos estudiados se encuentra recogida en la tabla de

Microsoft Excel denominada Tablas NDT en el cd-rom adjunto al Trabajo y se puede

consultar en las pestañas MODELOS y GRÁFICOS DENSIDAD, MOE Y MOR.

4. Modelo Estadístico para la estimación de ondas inducidas

(Microsecond Timer, Fakopp)

A continuación se recoge la justificación del modelo elegido y se demuestra que cumple

con las hipótesis estadísticas necesarias para su aceptación.

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 109 ~

MICROSECOND DENSIDAD MOR MOE

MODELO Ln(densidad)= 5,42153 + 0,000492187*(Vind) + 0,15429*Zp Ln(MOR)= -0,928482 + 0,00204873*(Vind) – 0,613287*Zp Ln(MOE)= -16,4037 + 3,17078*Ln(Vind) + 0,0535878*Zp

R2 89,1156 % 96,8278 % 93,9555 %

p-valor en la tabla

ANOVA

< 0,01, existe relación estadísticamente significativa entre

las variables para un nivel de confianza del 99%





p-valor Kolmogorov

correspondiente a la

hipótesis del modelo

0,550636 > 0,05 0,697878 > 0,05 0,319409 > 0,05

REGRESIÓN

NORMALIDAD

HOMOCEDASTICIDAD

LINEALIDAD

Tabla 24: Justificación estadística del modelo Microsecond Timer, Fakopp.

Gráfico de Componente+Residuo para log(DENSIDAD REAL _Kg_m³_)

VELOCIDAD MICROS _m_s_

efe

cto

de

co

mp

on

en

te

700 1000 1300 1600 1900 2200 2500

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

Gráfico de Componente+Residuo para LOG(MOR_N_mm²_)

VELOCIDAD MICROS _m_s_

efe

cto

de

co

mp

on

en

te

700 1000 1300 1600 1900 2200 2500

-2

-1

0

1

2

Gráfico de Componente+Residuo para LOG(MOE _N_mm²_)

LOG(VELOCIDAD MICROS _m_s_)

efe

cto

de

com

pon

ente

6,5 6,8 7,1 7,4 7,7 8

-2,4

-1,4

-0,4

0,6

1,6

2,6

Trazas de Densidad para RESIDUALS__

RESIDUALS__

de

nsid

ad

-0,29 -0,19 -0,09 0,01 0,11 0,21

0

1

2

3

4

5

Trazas de Densidad para RESIDUALS

-0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6

RESIDUALS

0

0,3

0,6

0,9

1,2

1,5

1,8

den

sid

ad

Trazas de Densidad para RESIDUALS

RESIDUALS

de

nsi

da

d

-0,8 -0,5 -0,2 0,1 0,4 0,7 1

0

0,3

0,6

0,9

1,2

1,5

Gráfico de Residuos

log(DENSIDAD REAL _Kg_m³_) predic ho

re

sid

uo

5,6 5,8 6 6,2 6,4 6,6 6,8

-0,29

-0,19

-0,09

0,01

0,11

0,21

0,31


LOG(MOR_N_mm²_) predic ho

re

sid

uo

-0,5 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6


LOG(M OE _N_mm²_) predicho

resid

uo

4, 2 5, 2 6, 2 7, 2 8, 2 9, 2

-0,9

-0,6

-0,3

0

0, 3

0, 6

0, 9

Grá fi co d e Re s i duo s

nú m ero de f il a

re

sid

uo

0 50 100 150 200 250

-0,29

-0,19

-0,09

0,01

0,11

0,21

0,31

G rá fi co d e R e si du o s

n úme ro d e fi la

re

sid

uo

0 50 100 150 200 250

-0,6

-0,4

-0,2

0

0, 2

0, 4

0, 6

Grá fi co d e Re s i duo s

nú m ero de f il a

resi

duo

0 50 100 150 200 250

-0,9

-0,6

-0,3

0

0,3

0,6

0,9

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 110 ~

5. Estudio de la Calidad Superficial en la Oklahoma State University

(Versión Original)

Evaluation of Surface Quality of Medium Density Fiberboard and

Particleboard as Function of Weathering

Abstract

The objective of the study was to evaluate surface quality of commercially produced

particleboard and medium density fiberboard (MDF) panels in Spain and Portugal. Four

types of panels were exposed to three weathering cycles of water soaking, freezing, and

heat exposures to determine influence of such conditions on their surface roughness. A

stylus type equipment was employed to evaluate the roughness of control samples as

well as those exposed above conditions. Two accepted roughness parameters, namely

average roughness (Ra) and mean peak-to-valley height (Rz) were used for the

measurement of overall roughness changes of the specimens. Surface of both types of

particleboard samples adversely influenced as a result of first cycle of weathering before

they were balanced and reconditioned with following two more exposure cycles. In the

case of MDF samples the first and second weathering exposures increased roughness of

the samples but rebalanced it at the end of the third cycle. Overall surface quality of

MDF samples were less influenced than those of particleboard specimens. Based on the

findings in this work it appears that stylus technique can effectively be used to evaluate

surface quality composite panels as they are exposed different weathering exposures.

Key words: weathering, wood composites, roughness.




~ 111 ~

Introduction

Wood composites such as particleboard and MDF are panels products manufactured

from wood and other lingo-cellulosic particles and fibers with addition of various

binders under application of pressure and temperature.

Surface finishing and overlaying of wood composite panels such as fiberboard and

particleboard improve their appearances and properties resulting in value-added

products. It is important to have fine particles on the faces of the panel so that any

irregularities on the surface will not show-through melamine impregnated thin papers or

other kind of overlays. The surface roughness of particleboard or MDF could readily be

determined in technical terms, given a representative graphical or numerical reading of

the surface topography. Standard contact measuring devices employing a stylus tracer,

such as used in the metal and plastic industry was successfully used to evaluate

roughness characteristics of various wood composites. One of the main advantages of

the stylus method is to have actual profile of the surface and standard numerical

roughness parameters which can be calculated from the profile. Any kind of

irregularities and magnitude of show-trough on the overlaid substrates can objectively

quantified. Currently there is a very little information on surface quality of

commercially manufactured particleboard and MDF in Spain as function of weathering.

Therefore, in this study samples of particleboard and MDF panels were used to evaluate

their roughness properties as function of various cycles of weathering exposures using a

stylus method to have a better understanding behavior of such panels.

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 112 ~

Materials and Method

Commercially manufactured MDF and particleboard samples in Spain and Portugal

were used for the experiments in this study. A total of 48 samples in 100 mm by 100

mm in manufacturing thicknesses of 16 mm for MDF and particleboard were

conditioned in a climate chamber having a temperature of 20ºC and a relative humidity

of 65% until they reach an equilibrium moisture content of 12%. Three samples from

each type of panels were soaked in a water at a temperature of 20ºC for 3 days before

they were frozen at a temperature of -12ºC and heated at a temperature of 70ºC for 1

day and 3 days, respectively. A sequential single, double and triple cycle of above

exposures were repeated for the samples. Panels having no weathering were also used as

control samples. At initial condition and at the end of each exposure cycle four

roughness measurements from each side of each specimen were taken employing T-500

Hommel stylus type profilometer which consists of the main unit and the pick-up model

T5E. The pick-up has a skid-type diamond stylus with 197-microinch (5-um) tip radius

and a 90-degree tip angle. The stylus traverses the surface at a constant speed of 0.039

inch/second (1mm/sec.) over 0.6 inch (15.2-mm) tracing length, converting the vertical

displacement of the stylus into an electrical signal. This signal is amplified before it is

converted into digital information.

The calibration of the instrument was checked every 100 measurements by using a

standard reference plate with Ra values of 119 microinches (3.02 m), and 19

microinches (0.49 m).

Figures 1 and 2 illustrate control and samples exposed to weathering as well as their

typical roughness profiles, respectively.




~ 113 ~

Panel type Panel type Quality City Country

PB

A

Standard

Fuentes, Cuenca

España

PB B Standard Carballo, A Coruña España

MDF C Standard Ourense, Ourense España

MDF D

Standard Famalicão, Nazaré Portugal

Table 1. Panel types characteristics and origin places.

Figure 1. Control samples and those exposed to weathering.

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 114 ~

Figure 2. Typical roughness profiles of control and weathered samples.




~ 115 ~

Results and discussion

Table 2 and Figure 3 displays surface roughness characteristics of the samples exposed

to different cycles of weathering.

Overall average roughness (Ra) and mean peak-to-valley (Rz) values of particleboard

panels were significantly higher than those of MDF panels in all cases. Average Ra and

Rz values of control particleboard samples were 9.06 m and 55.91 m, respectively.

Corresponding values of MDF panels were found as 5.72 m and 44.79 m. In several

previous studies Ra values of commercially produced particleboard and MDF panels

were found within the range of 7.55 m and 3.44 m. (HIZIROGLU, Salim;

JARUSOMBUTI, Songklod; FUEANGVIVAT, Vallayuth. 2004) Particleboard panel

type A had 73.33% increase in Ra value when the samples were exposed to the first

weathering cycle having water soaking, freezing and heating. This increase was

147.93% in the case of the panel type B. Both types of particleboard did not exhibit any

increase when they were exposed to the second and the third cycle of weathering. It is

well knew fact that particleboard is produced in the form of three layers having the

coarse particles in the core and the fine particles on both faces of the panels. Even of

fine particles are used on the face there is still certain amount of glue line between the

particles which is compressed during the pressuring. Such gaps will be increased by

spring back due to the first weathering cycles but reach to a certain saturation so that no

more adverse influence of the second and the third weathering cycles on the surface

quality of the panels as can be observed from the Figure 3. Both types of particleboard

panels showed similar behavior in terms of their surface quality as a result of last two

weathering cycles. Average roughness values of the samples exposed to last three cycles

did not show any significant difference from each other at 95% confidence level.

E.U.I.T. FORESTAL

ANIELA P. GARCÍA

~ 116 ~

MDF samples showed somehow different behavior than those of particleboard

specimens when they were exposed to the last three weathering cycles. Their surface

roughness did not adversly influenced as much as particleboard panel as a result of the

first weathering cycle MDF panel types C and D had 64.80 % and 70.10 % increase in

their Ra values, respectively. Both panels still had some increase as they were exposed

to the second cycle however the third cycle had rather positive effect on their surface

quality, as can be observed from Figure 3.

MDF is manufactured with completely different process than that of particleboard. The

smallest element of wood which is fiber is the raw material of MDF. Compaction ratio

and amount glue line between the fiber is much more condensed and densified as

compared to that of particleboard. All these parameters resulted in advanced spring back

of the MDF panel due to the second cycle of weathering in contrast to particleboard

samples. Reaching to saturation point and recondition of the panel took place at the end

third exposure cycle exhibiting enhanced surface quality of both types of MDF samples.

Table 2. Surface Roughness values.

Panel Type Control samples 1 Cycle 2 Cycles 3 Cycles

Ra Rz Ra Rz Ra Rz Ra Rz

PB-A χ 9.90 55.82 17.16 30.72 16.18 30.26 16.61 32.03

1.82 8.57 2.58 13.99 2.58 12.24 1.97 11.07

PB-B χ 8.22 56.00 20.38 18.30 17.40 23.48 17.57 23.38

1.53 6.60 1.84 9.62 4.13 12.93 2.20 8.60

MDF-C χ 6.59 50.12 10.86 50.04 11.01 53.65 8.37 48.81

0.80 5.89 1.95 8.58 2.64 9.30 3.25 12.76

MDF-D χ 4.85 39.45 8.25 59.52 9.91 53.64 8.55 55.24

0.65 4.95 0.83 4.10 2.32 6.53 2.26 7.67




~ 117 ~

Figure 3. Average surface roughness.

5. Conclusions

In this study surface roughness of particleboard and MDF was determinate by using a

stylus tracing method and the following conclusions can be made:

A fine stylus technique can be effectively used to quantify surface roughness for

both types of wood composites.

The weathering has an important effect on surface roughness of particleboard

and MDF too.

Surface roughness tests suggest that MDF is smoother than particleboard.

Further study of additional samples give a better understanding of the surface

roughness characteristics of particleboard and fiberboard.

Both types of panel are widely used as substrate for thin overlays therefore

initial data found in this work would be beneficial to have a better understanding

surface behavior of both particleboard and MDF so that try can be more

effectively used in their service life.

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