UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO DIVISIÓN...
69
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO DIVISIÓN DE CIENCIAS FORESTALES PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DE LA MADERA DE Conzattia multiflora (Rob.) Standl. TESIS PROFESIONAL QUE COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO FORESTAL INDUSTRIAL PRESENTA: NAHÚM GARCÍA GARCÍA Chapingo, Texcoco, Edo. de México Agosto del 2001
-
Upload
truonghanh -
Category
Documents
-
view
225 -
download
0
Transcript of UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO DIVISIÓN...
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO
DIVISIÓN DE CIENCIAS FORESTALES
PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DE LAMADERA DE Conzattia multiflora (Rob.) Standl.
TESIS PROFESIONAL
QUE COMO REQUISITO PARCIALPARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO FORESTALINDUSTRIAL
PRESENTA:
NAHÚM GARCÍA GARCÍA
Chapingo, Texcoco, Edo. de México
Agosto del 2001
Esta Tesis fue realizada por el C. Nahúm García García bajo la dirección y asesoramiento del Dr.
José A. Honorato Salazar. Ha sido revisada y aprobada por el Comité Revisor y Jurado Examinador
siguiente para obtener el título de Ingeniero Forestal Industrial:
PRESIDENTE:
SECRETARIO:
VOCAL:
SUPLENTE:
SUPLENTE:
Chapingo, Texcoco, Edo. de México, Agosto del 2001.
AGRADECIMIENTOS
Expreso mi gratitud:
Al Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias; Campo Experimental San
Martinito Tlahuapan Puebla, por las facilidades brindadas para la realización del presente trabajo.
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por el otorgamiento de la beca para la
realización de esta tesis, a través del proyecto K132-F9702 cuyo responsable es el Dr. José A.
Honorato Salazar.
A la Universidad Autónoma Chapingo y a la División de Ciencias Forestales por darme la
oportunidad de cursar una carrera.
Al Dr. José A. Honorato Salazar, por su confianza, apoyo y excelente dirección del presente trabajo.
Al comité Revisor: M. C. Mario Fuentes Salinas, Biol. Juana Huerta Crespo, Dra. Amparo Borja de
la Rosa por sus comentarios y sugerencias para la mejora del presente trabajo, al Dr. Hugo Ramírez
Maldonado por su participación en el jurado examinador.
Al M. C. Juan Quintanar Olguin, Jefe del Campo Experimental San Martinito por las facilidades
otorgadas para el uso de las instalaciones.
A mis maestros, amigos (as) y a todas aquellas personas que de alguna manera han contribuido en
la consolidación de este trabajo
DEDICATORIA
Con profundo cariño.
A mis padres: Domiciano García José y Gotarda E. García García por darme lo más preciado de todo
ser humano la vida, por el buen ejemplo que me han inculcado y sobre todo por sus incansables
esfuerzos para que yo pudiera terminar mis estudios.
A mis hermanas: María, Cenobia, Claudia, Rocío y Fabiola por todo el cariño y apoyo que siempre
me han mostrado.
A mis abuelos: Catalino García Cruz, María José Hernández; Eustaquio García Sánchez B���Florentina
García García.
A todos mis Familiares.
CONTENIDO
Pág.
ÍNDICE DE CUADROS .............................................................................................................. iii
ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................................ iv
RESUMEN..................................................................................................................................... v
ABSTRACT .................................................................................................................................. vi
1. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 1
2. OBJETIVO ................................................................................................................................ 3
3. REVISIÓN DE LITERATURA ............................................................................................... 4
3.1. Propiedades físicas y mecánicas de especies tropicales de México ..................................... 4
3.2. Descripción de la unidad ecológica....................................................................................10
3.2.1. Concepto de unidad ecológica.................................................................................... 10
3.2.2. Características generales de la unidad ecológica 1.3.6.10.7....................................... 10
3.3. Descripción de la especie de estudio..................................................................................12
4. METODOLOGÍA ................................................................................................................... 13
4.1. Colecta y preparación del material ..................................................................................... 13
4.2. Preparación de las probetas de ensayo ............................................................................... 14
4.3. Proceso de ensayo .............................................................................................................. 18
4.3.1. Propiedades físicas ..................................................................................................... 18
4.3.2. Propiedades mecánicas............................................................................................... 21
4.4. Cálculo de los valores medios y análisis de datos.............................................................. 27
5. RESULTADOS........................................................................................................................ 28
5.1. Propiedades físicas ............................................................................................................. 28
5.2. Propiedades mecánicas....................................................................................................... 32
6. ANÁLISIS DE RESULTADOS ............................................................................................. 38
6.1. Propiedades físicas ............................................................................................................. 38
6.1.1. Densidad básica.......................................................................................................... 38
6.1.2. Contracciones ............................................................................................................. 39
iii
6.1.3. Relación de anisotropía ................................................................................................... 40
6.1.4. Hinchamientos............................................................................................................ 41
6.1.5. Punto de saturación de la fibra ................................................................................... 42
6.1.6. Coeficiente de contracción volumétrica ..................................................................... 43
6.1.7. Coeficiente de hinchamiento volumétrico.................................................................. 44
6.2. Propiedades mecánicas ...................................................................................................... 44
6.2.1. Flexión estática........................................................................................................... 44
6.2.2. Compresión paralela................................................................................................... 45
6.2.3. Compresión perpendicular ........................................................................................ 46
6.2.4. Dureza ........................................................................................................................ 46
6.2.5. Cortante ...................................................................................................................... 47
6.2.6. Rajado......................................................................................................................... 47
6.2.7. Tensión perpendicular ................................................................................................ 48
6.2.8. Impacto....................................................................................................................... 48
6.3. Usos posibles...................................................................................................................... 49
7. CONCLUSIONES................................................................................................................... 50
8. LITERATURA CITADA ....................................................................................................... 51
9. ANEXOS.................................................................................................................................. 56
iv
ÍNDICE DE CUADROS
Pág.
Cuadro 1. Número de probetas utilizadas para la evaluación de las propiedades mecánicas. ...... 15
Cuadro 2. Condiciones de prueba ............................................................................................... 22
Cuadro 3. Propiedades físicas de la madera de Conzattia multiflora ........................................... 28
Cuadro 4. Comparación de medias para las densidades entre árboles ......................................... 29
Cuadro 5. Comparación de medias para las contracciones entre árboles...................................... 29
Cuadro 6. Comparación de medias para los hinchamientos entre árboles .................................... 29
Cuadro 7. Propiedades mecánicas de la madera de Conzattia multiflora .................................... 32
Cuadro 8. Comparación de los esfuerzos a flexión estática entre árboles .................................. .33
Cuadro 9. Comparación de los esfuerzos a flexión estática entre métodos de prueba ............... 33
Cuadro 10. Comparación de los esfuerzos a flexión estática entre el fuste y ramas .................... 34
Cuadro 11. Comparación de los esfuerzos a compresión paralela entre árboles........................... 34
Cuadro 12. Comparación de los esfuerzos a compresión paralela entre métodos de prueba........ 35
Cuadro 13. Comparación de los esfuerzos a compresión paralela entre fuste y ramas ................ 35
Cuadro 14. Comparación de los esfuerzos a compresión perpendicular, cortante y tensión
perpendicular entre árboles . .................................................................................... 36
Cuadro 15. Comparación de los esfuerzos a compresión perpendicular y cortante entre el fuste y
ramas. ....................................................................................................................... 36
Cuadro 16. Comparación de los valores de dureza y esfuerzos de rajado entre árboles. .............. 36
Cuadro 17. Comparación de dureza seca entre el fuste y ramas. .................................................. 37
Cuadro 18. Comparación de los valores de resistencia al impacto entre árboles.......................... 37
Cuadro 19. Comparación de los valores de resistencia al impacto entre el fuste y ramas. ........... 37
v
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Distribución de la unidad ecológica 1.3.6.10.7 del estado de Morelos.......................... 11
Figura 2. Forma de procesamiento del material A) pruebas mecánicas, B) pruebas físicas. ....... 14
Figura 3. Probetas libre de defectos para pruebas mecánicas: A) Flexión estática, B) Compresión
paralela, C) Compresión perpendicular, D) Dureza Janka . ........................................ 16
Figura 4. Probetas libre de defectos para pruebas mecánicas: E) Cortante, F) Tensión
perpendicular, G) Rajado, H) Compresión paralela método secundario, I) Flexión
estática método secundario, J) Impacto....................................................................17
Figura 5. Prueba de flexión estática .............................................................................................. 23
Figura 6. Prueba de compresión paralela a la fibra ....................................................................... 23
Figura 7. Prueba de compresión perpendicular a la fibra.............................................................. 24
Figura 8. Prueba de dureza Janka.................................................................................................. 24
Figura 9. Prueba de cortante ......................................................................................................... 25
Figura 10. Prueba de tensión perpendicular ................................................................................. 25
Figura 11. Prueba de rajado........................................................................................................... 26
Figura 12. Prueba de impacto........................................................................................................ 26
Figura 13. Contracciones con relación al contenido de humedad en la madera de
Conzattia multiflora................................................................................................... 30
Figura 14. Contracciones con relación al tiempo en la madera de Conzattia multiflora
(Verde al 12 % de CH).................................................................................................. 30
Figura 15. Hinchamientos con relación al contenido de humedad en la madera de
Conzattia multiflora.................................................................................................... 31
Figura 16. Hinchamientos con relación al tiempo en la madera de Conzattia
multiflora..................................................................................................................... 31
vi
RESUMEN
En este estudio se evaluaron las propiedades físicas y mecánicas de la madera de Conzattia
multiflora (Rob.) Standl. Los ensayos se realizaron de acuerdo a los procedimientos de la norma
americana ASTM D143, excepto el ensayo de impacto que se llevó a cabo de acuerdo a lo
establecido por la norma francesa NFB51-009. Los resultados obtenidos indican que esta especie
tiene una densidad básica promedio de 0.370 g/cm3, contracciones totales de 8.985 % la volumétrica,
3.122 % la radial y 5.677 % la tangencial; los hinchamientos totales fueron de 8.988 %, 2.947 % y
5.506 % para el volumétrico, radial y tangencial, respectivamente.
Los valores promedio de resistencia al 12 % de contenido de humedad (CH) y en la condición
saturada fueron obtenidos para flexión estática, compresión paralela y perpendicular a la fibra,
dureza, cortante, rajado, tensión perpendicular a la fibra e impacto. Los valores promedios obtenidos
fueron bajos en ambas condiciones de contenido de humedad para todas las pruebas mecánicas
realizadas.
Tomando en cuenta los valores de sus propiedades físicas y mecánicas además las
especificaciones que se indican para algunos usos y productos, esta madera puede ser empleada para
elaboración de muebles económicos, partes de muebles tapizados, mangos para herramientas de
trabajo ligero y cajas para empaque.
Palabras clave: Propiedades físicas, densidad básica contracciones, hinchamientos, propiedades mecánicas
vii
ABSTRACT
The present study was carried out to determine the physical and mechanical properties for the
wood of Conzattia multiflora (Rob.) Standl. Tests were performed according to the American
Standard ASTM D143 procedures, except for impact bending tests, which were conducted following
the procedures of the French Standard NFB51-009. The average obtained results indicate that this
wood has a basic density of 0.370 g/cm3, total shrinkage of 8.98 % for volumetric, 3.12 % for
radial and 5.68% for tangential; total swelling of 8.98 %, 2.95 % and 5.51% for volumetric, radial
and tangential, respectively.
Average strength values were determined at 12 % moisture content (MC) and in the saturated
condition for static bending, compression parallel to grain, compression perpendicular to grain,
hardness, shear parallel to grain, cleavage, tension perpendicular to grain and impact bending. The
average obtained values were low at both moisture content conditions for all the performed
mechanical tests.
Taking into account the values of physical and mechanical properties of the wood, besides the
requirements for some end uses and products; it is recommended to be used for manufacturing
economic furniture, parts of upholstered furniture, tool handles of light work and crates.
Keywords: Wood physics, wood mechanics, basic density, shrinkage, swelling.
3
1. INTRODUCCIÓN
La madera al ser utilizada para diferentes propósitos en gran medida depende de factores tales
como sus propiedades físicas y mecánicas ya que éstas determinan sus cualidades y comportamiento
en los diferentes usos. Las principales propiedades físicas y mecánicas que gobiernan el
comportamiento son: la densidad básica, contracciones, hinchamientos y contenido de humedad;
resistencia a las diferentes cargas como flexión estática, compresión paralela y perpendicular a la
fibra, cortante, rajado, tensión, dureza e impacto.
Dado que la madera es un material anisotrópico, es decir que sus propiedades físicas y mecánicas
se manifiestan con diferente intensidad según el plano que se trate, aunado a esto su naturaleza
higroscópica la hace muy sensible a los cambios de humedad del medio ambiente. Asimismo las
propiedades físicas son importantes en procesos como: secado, preservación, además de que indican
el cambio dimensional que puede sufrir la madera por contracciones e hinchamiento. Por otro lado
las propiedades mecánicas son responsables del comportamiento de la madera ante la aplicación de
cargas externas. Conocer estas propiedades es de suma importancia sobre todo si van a ser empleadas
como elementos estructurales en la construcción o en aquellos usos en donde la resistencia es
requisito indispensable. Panshin y De Zeeuw (1980) señalan que el comportamiento de la madera
es modificado dependiendo del tipo de esfuerzo al que se encuentre expuesta.
La realización de pruebas son necesarias para evaluar de manera individual cada una de las
propiedades físicas y mecánicas de la madera, proporcionando así una idea muy aproximada de cual
puede ser su comportamiento bajo las diferentes condiciones de uso y servicio. Por lo tanto, conocer
los valores de estas propiedades y su variación proporcionan datos de gran valor que permiten
encontrar los usos más adecuados a las especies que aún se desconocen sus características
tecnológicas.
4
Históricamente la madera ha sido utilizada por las diferentes culturas para la fabricación de
armas, vehículos de transporte, como combustible y material para construcción. La madera y los
productos que de ellas se derivan han contribuido al desarrollo industrial de algunos países del
mundo, y aún en nuestros días sigue siendo de gran importancia. Cada día la madera se emplea más
para diferentes propósitos y en combinación con otros materiales han llegado a desplazar a elementos
de concreto y de acero dentro del área de la construcción (Boding y Jayne, 1982).
En México se han hecho varios estudios para determinar las propiedades físico-mecánicas de
especies tropicales; sin embargo, existe un conocimiento limitado de las especies de la selva baja,
por lo que la utilización de las mismas es aún muy restringida. Así, en el estado de Morelos se
encuentran 45 especies en la selva baja caducifolia (Boyas y col., 1993), destacando Conzattia
multiflora por su amplia distribución y mejor calidad de arbolado. A pesar de ello, esta especie tiene
un escaso uso tradicional o comercial en esta entidad (Solares, 1997). La falta de conocimientos de
sus propiedades físico-mecánicas y de su potencial maderable ha originado que a la especie no se
le dé un mayor uso.
Derivado de lo anterior, el presente trabajo plantea conocer las propiedades físicas y mecánicas
de la madera de Conzattia multiflora, con la finalidad de poder inferir algunos usos en los que se
pueda emplear esta especie, y de esta manera contribuir más al conocimiento tecnológico de
especies mexicanas.
5
2. OBJETIVO
Conocer los valores de las propiedades físicas y mecánicas de la madera de Conzattia multiflora
(Rob.) Standl.
6
3. REVISIÓN DE LITERATURA
3.1. Propiedades físicas y mecánicas de algunas especies tropicales de México.
Entre las propiedades que tienen mayor importancia en los productos forestales están las físico
mecánicas, principalmente en aquellos usos donde se requiere estabilidad y resistencia.
En México se han realizado algunos estudios sobre las propiedades físico mecánicas de maderas
tropicales. Así, Novelo (1964) hace un estudio de las propiedades físico mecánicas de cuatro
especies tropicales: Bursera simaruba, Schizolobium parahybum, Bucida macrostachya y Achras
zapota, para encontrar posibles usos industriales. El rango de densidad básica que presentan estas
especies es de 0.412 a 1.057 g/cm3, los valores de contracción total volumétrica están entre 8.58%
y 18.84%, en el sentido radial está entre 2.28% y 6.56% y en el sentido tangencial va de 11.25% a
15.58%. Los valores de resistencia que presentan en flexión estática el esfuerzo máximo van de
464.50 kg/cm2 a 1622 kg/cm2, en compresión paralela el esfuerzo máximo está entre 279.60 y 804.80
kg/cm2 y en compresión perpendicular el esfuerzo al límite proporcional está entre 49.30 y 190.30
kg/cm2. Concluye que de acuerdo a los valores encontrados las especies de Bursera simaruba y
Schizolobium parahybum pueden ser utilizadas en la obtención de chapa, elaboración de madera
contrachapada y cajas de empaque y las especies de Bucida macrostachya y Achras zapota para la
fabricación de pisos, parquet, plataformas, mangos para herramientas, lanzaderas para la industria
textil, marcos, puertas, escaleras, mazos, lambrín y en trabajos de decoración.
Flores (1966) evalúa las propiedades físicas y mecánicas de tres maderas tropicales
(Pseudolmedia oxiphyllaria, Sideroxylon meyeri y Lucuma campechiana), señala que las tres
especies presentan similitud en sus propiedades: los valores de densidad básica están entre 0.73 a
0.77 g/cm3 y las contracciones totales en la dirección radial está entre 5.6 y 6.9 % y en la dirección
tangencial está entre 11.0 a 13.1 %. Los parámetros de resistencia que evalúa son módulos de
elasticidad (MOE) en flexión estática, cuyos valores van de 130102 a 142000 kg/cm2, la resistencia
máxima en compresión paralela está entre 714 y 763 kg/cm2, para tensión perpendicular de 21.2 a
7
27.7 kg/cm2, el coeficiente de resciliencia va de 0.63 a 0.71. Tomando en cuenta estas propiedades,
además del cuidado que se debe tener en el proceso de secado para evitar defectos, concluye que
estas especies pueden ser empleadas en la elaboración de mangos para herramientas, pisos y artículos
deportivos.
Kribs (1968) presenta información de algunas propiedades y usos de 77 especies que vegetan en
México, dentro de estas especies señala a la madera de Ochroma lagopus como la más suave y
liviana con una densidad que oscila entre 0.12 y 0.20 g/cm3 (secada en estufa), se emplea en casas
habitación para la absorción de sonido, para la construcción de modelos de aeroplanos y en la
elaboración de juguetes, en el otro extremo señala a Krugiodendron ferreum como una madera muy
dura y pesada con una densidad de 1.30 a 1.42 g/cm3 secada al aire, esta madera se emplea en la
construcción y en la elaboración de pisos.
Otro de los trabajos sobre maderas tropicales es el de Echenique y Díaz (1972) quienes
determinaron algunas características tecnológicas de once maderas mexicanas donde incluye a siete
especies tropicales: Pseudobombax ellipticum, Lysiloma bahamensis, Piscidia communis,
Pseudolmedia oxyphyllaria, Pouteria campechiana, Cordia dodecandra y Manilkara zapota. El
rango de densidad básica de estas especies va de 0.35 g/cm3 a 0.88 g/cm3, la contracción volumétrica
total va de 7.89 % a 15.27 %, la contracción radial de 2.67 a 6.27 % y la tangencial de 5.77 a 10.57
%. En cuanto a las propiedades mecánicas, para flexión estática los valores de esfuerzos al límite
proporcional van de 220 kg/cm2 a 756 kg/cm2, los esfuerzos máximos van desde 426 kg/cm2 a 1414
kg/cm2 y módulos de elasticidad van desde 47x103 kg/cm2 a 161x103 kg/cm2; los valores de dureza
en la superficie transversal van desde 336.2 kg/cm2 a 1548.6 kg/cm2, y en la superficie lateral están
entre 215.1 kg/cm2 a 1254.8 kg/cm2, en lo referente a la resistencia al impacto se encuentran valores
de trabajo a la ruptura desde 0.8 kg-m a 6.14 kg-m y coeficientes de resciliencia de 0.082 a 0.606
evaluados al 12 % de contenido de humedad (CH). De acuerdo a las propiedades físicas y de
resistencia sugieren utilizar a la madera de Pseudobombax ellipticum en la obtención de chapa para
centros de triplay y en artículos torneados y las otras especies en la fabricación de pisos, mangos
para herramientas, lambrín y durmientes.
8
Huerta y Becerra (1974) dan a conocer algunas características tecnológicas que poseen diecisiete
maderas tropicales la finalidad proporcionar información para calificar a cada madera. El rango de
densidad básica de estas especies está entre 0.5 g/cm3 y 0.86 g/cm3, los valores de contracciones
volumétricas totales se encuentran entre 7.55 % y 19.15 %, las contracciones tangenciales están entre
6.0 % y 11.78 % y las radiales totales van de 2.90 a 6.98 %. Además sugieren usos que
potencialmente se les podría dar en base a sus características y propiedades, tales como: mangos para
herramientas, muebles, artículos deportivos, decoración de interiores y pisos.
De la Paz Pérez y col. (1979) estudian las propiedades físico mecánicas de la madera de cuatro
leguminosas: Pithecellobium arboreum, Dialium guianense, Swartzia cubensis, Acosmium
panamense encontrando que Pithecellobium arboreum es la de menor densidad básica 0.8 g/cm3, su
contracción intermedia es de 1.97 % radial, 3.63 % tangencial y la volumétrica de 5.14 %. Su
resistencia en flexión estática el esfuerzo al límite proporcional (ELP) es de 481.36 kg/cm2, el
módulo de ruptura de 737.75 kg/cm2 y módulo de elasticidad (MOE) de 105.73x10 3 kg/cm 2; en
compresión paralela el ELP es de 377.88 kg/cm2, el esfuerzo máximo a compresión (EMC) es de
429.15 kg/cm2 y el MOE de 95.19x103 kg/cm2; el esfuerzo de compresión perpendicular a la fibra
en el límite de proporcionalidad es de 93.15 kg/cm2; el esfuerzo a cortante de 90.79 kg/cm 2, el
esfuerzo de rajado de 80.07 kg/cm2, tiene una dureza en los extremos de 662.13 kg/cm 2y en la
superficie lateral de 600.10 kg/cm2, su resistencia al impacto, el trabajo total de ruptura (W) 3.10 kg-
m y coeficiente de resciliencia de 0.49. Las otras tres especies tienen densidad básica igual a 1.0
g/cm3, sin embargo Dialium guianense tiene mayores contracciones; la volumétrica es de 8.40 % en
el plano radial de 2.8 % y tangencial de 6.03 %. En cuanto a la resistencia Ascomium panamense es
la de mayor resistencia, en flexión estática el ELP es de 800.52 kg/cm2, el MOR es de 1444.76
kg/cm2, el MOE es de 154.012 x10 3 kg/cm2; en compresión paralela el ELP es de 512 kg/ cm2, el
EMC es de 633.04 kg/cm2 y un MOE de 126.825x103 kg/cm2.
De acuerdo a las densidades básicas altas, la magnitud de sus contracciones medias y buena
resistencia mecánica, sugieren utilizar estas especies para la fabricación de mangos para
herramienta, pisos, tarimas y decoración de interiores.
9
Herrera y col. (1981, 1982) llevaron acabo una serie de investigaciones con la finalidad de
encontrar maderas mexicanas que puedan substituir a las especies importadas que se emplean para
la fabricación de zapatas, mecanismo empleado en el frenado del metro, señalan que dentro las
propiedades físico-mecánicas que deben cumplir las maderas para este uso específico están: densidad
básica entre 0.5 a 0.6 g/cm3, soportar la acción de tornillos, resistencia al desgaste por fricción
además de otros requisitos. Concluyen que algunas de las maderas empleadas en el estudio cumplen
con los requisitos, pero que es necesario observar el comportamiento en uso, es decir manufacturar
las zapatas y probarlas en los trenes del metro.
Torelli (1982) realizó un estudio tecnológico de 43 especies tropicales de México en el cual
determina propiedades físicas y mecánicas. El rango de densidad básica que presentan estas especies
va desde 0.317 hasta 1.060 g/cm3, las contracciones radiales totales van desde 2.13 hasta 8.75 % y
las contracciones tangenciales totales van desde 5.89 hasta 17.34 %. Para las propiedades mecánicas
condición verde en flexión estática el esfuerzo al límite proporcional (ELP) va de 146.85 kg/cm2
a 839.28 kg/cm2, el módulo de elasticidad (MOE) va de 62206.8 kg/cm a2 187640.22 kg/cm , 2el
módulo de ruptura (MOR) va de 350.806 kg/cm2 a 1540.89 kg/cm2 y trabajo a carga máxima (WCM)
va de 0.341 kg-m/cm3 a 1.947 kg-m/cm3, los valores a compresión máxima (EMC) van desde
155.01 kg/cm2 a 697.53 kg/cm2, el trabajo a impacto (W) va de 1.203 kg-m a 8.36 kg-m y los valores
de dureza, en la cara lateral va de 150.92 kg/cm2 a 1066.69 kg/cm2 y en los extremos es de 185.60
kg/cm2 a 1164.59 kg/cm2.
Además presenta tablas de clasificación para la evaluación de sus propiedades, y señala que el
comportamiento de la madera para un uso final específico esta basado en diferentes requerimientos,
tales como: la densidad, resistencia mecánica y estabilidad dimensional entre otros.
Aguirre (1991) hace una caracterización tecnológica de cuatro especies de la selva baja del estado
de Michoacán donde evalúa la densidad, contracciones y dureza. Licania arborea presenta una
densidad básica de 0.58 g/cm3, contracción volumétrica de 12.54 %, la dureza en condición verde
en los extremos es de 437.84 g/cm2 y en la superficie lateral es de 378.70 g/cm ; 2 al 12 de
contenido de humedad la dureza en los extremos es de 631.81 kg/cm2 y en superficie lateral de
10
546.29 kg/cm2; Andira inermis tiene una densidad básica de 0.66 g/cm3, contracción volumétrica
total de 9.76 %, la radial de 4.28 % y la tangencial de 8.10 %; la dureza verde en los extremos de
499.40 kg/cm2 y lateral de 317.80 kg/cm 2al 12 % de contenido de humedad la dureza en los
extremos es 953.94 kg/cm2 y lateral de 806.49 kg/cm2; Platymiscium lasiocarpum tiene una
densidad básica de 0.85 g/cm3, sus contracciones totales son: la volumétrica de 7.58 %, tangencial
de 5.18 % y la radial de 3.12 %; la dureza verde en los extremos es de 945.58 kg/cm2 y en la
superficie lateral es de 690.13 kg/cm2 al 12 % de contenido de humedad en los extremos es de
1768.14 kg/cm2 y en la superficie lateral es de 1802.09 kg/cm2; el valor de densidad básica más alto
lo presenta Lysiloma divaricata 0.92 g/cm3, las contracciones totales de esta especie son de 9.67 %
la volumétrica, la radial de 3.77 % y la tangencial de 7.76 %. los valores de dureza son de 1048.3
kg/cm2 en los extremos y de 1069.42 kg/cm2 en el sentido lateral.
Ramos (1993) estudia las características anatómicas y propiedades físicas de 3 especies del estado
de Puebla: Pterocarpus acapulcensis, Cedrela salvadorensis y Conzattia multiflora encontrando
que esta última especie tiene una densidad básica de 0.448 g/cm3, sus contracciones totales: la
volumétrica de 10.59 %, tangencial de 6.45 % y la radial de 3.23 %, a un contenido de humedad del
12 % el valor de la contracción volumétrica es de 6.33 %, tangencial de 3.8 % y radial de 1.75 %,
la relación de anisotropía es alta de 2.175 y un punto de saturación de la fibra de 29.79 %. Concluye
que se puede utilizar para centro de triplay y astillas para la fabricación de tableros.
Bárcenas (1995) estudia las propiedades físicas y mecánicas de 20 maderas tropicales, por los
resultados que reporta se puede ver que existe un gran rango en el nivel de sus propiedades para la
densidad básica encuentra valores desde 0.30 g/cm3 hasta 0.86 g/cm3 los valores de contracción total
en el sentido radial van desde 3.31 a 6.76 % en la dirección tangencial presenta valores desde 4.30
hasta 9.39 % y la contracción volumétrica van desde 7.72 a 16.41 %. En cuanto a sus propiedades
mecánicas al 12 % de contenido de humedad, en flexión estática encuentra valores de esfuerzos al
límite proporcional (ELP) de 306 a 987 kg/cm2, módulos de ruptura (MOR) desde 361 a 1765
kg/cm2 y valores de módulos de elasticidad (MOE) desde 66x103 hasta 192x10 3 kg/cm 2 en
compresión paralela el esfuerzo al límite proporcional va desde 204 hasta 642 kg/cm2, los esfuerzos
de compresión máxima (EMC) van desde 273 hasta 886 kg/cm2, en compresión perpendicular los
11
esfuerzos van desde 36 hasta 202 kg/cm2, los valores de dureza lateral van desde 225 hasta 1562
kg /cm2 y en los extremos los valores van desde 329 hasta 1640 kg/cm2, los esfuerzos a cortante van
desde 49 hasta 191 kg/cm2 y los valores de tenacidad van desde 1.30 kg-m hasta 7.46 kg-m. De
acuerdo a las propiedades que poseen estas especies propone algunos usos en los que se podrían
emplearse como: mangos para herramientas, construcción con pilotes, cajas de empaque, estructuras
y para carpintería en general.
Cabrera ( 1992) recopila las características tecnológicas de diez maderas tropicales, la especie que
presenta la densidad básica más baja es Belotia mexicana con un valor de 0.322 g/cm3, el valor de
contracción volumétrica total es de 7.54 %, la radial es de 1.59 % y la tangencial es de 4.65 %, el
valor más alto lo presenta Erblichia xylocarpa que tiene una densidad básica de 0.466 g/cm3, su
contracción total volumétrica es de 7.52 %, la radial de 1.55 % y la tangencial de 4.75 %. Señala que
estas especies de maderas se pueden usar para: marcos, chapa para centro de triplay, embalajes y
pulpa para papel.
Neri (1998) hace una recopilación de algunas maderas tropicales que son utilizadas para la
elaboración de los diferentes tipos de mangos y menciona las características más importantes que
deben reunir para poder ser empleadas en este tipo de usos. Anotando que para elaborar mangos de
trabajos ligeros es conveniente que la madera tengan una densidad básica de 0.35 a 0.4 g/cm3 y para
elaborar mangos que estén sometidos a trabajos severos se requieren maderas con densidades básicas
de 0.5 a 0.7 g/cm3 además poseer porosidad circular y alta resistencia al impacto.
Bárcenas y Dávalos (2001) Presentan valores de densidad básica, contracciones y puntos de
saturación de la fibra de 106 maderas mexicanas, de las cuales 60 especies son tropicales. El valor
más alto de densidad lo presenta Swartzia cubensis con un valor de 0.989 g/cm3, su contracción
radial es de 7.60 %, tangencial de 10.45 % y la contracción volumétrica de 17.26 % y un punto de
saturación de la fibra de 24.5 %; el valor más bajo de densidad lo presenta Ocroma logopus con un
valor de 0.150 g/cm3, una contracción radial de 2.90 %, tangencial de 7.60 % y la volumétrica de
10.28 % y un punto de saturación de la fibra de 33.3 %. Los valores de las contracciones
volumétricas y puntos de saturación de la fibra son valores estimados.
12
Los resultados de los estudios sobre maderas tropicales de México indican que existe un rango
amplio en el nivel de sus propiedades físicas y mecánicas. Así es posible encontrar maderas que
tienen una densidad básica de 0.150 g/cm3, como maderas con densidades de 1.060 g/cm3; para las
contracciones totales en la dirección radial van de 1.55 % a 8.75 %, en la dirección tangencial van
de 4.30 % a 17.34 % y la volumétrica de 7.52 % a 19.15 %. En lo referente a los parámetros de
resistencia al 12 % de contenido de humedad en flexión estática se encuentran valores de módulos
de elasticidad (MOE) desde 47x103 kg/cm2 hasta 192x103 kg/cm2, esfuerzos al limite proporcional
(ELP) de 220 kg/cm2 a 987 kg/cm2, módulos de ruptura de 361 kg/cm2 a 1765 kg/cm2 en compresión
paralela el ELP va desde 204 kg/cm2 hasta 642 kg/cm2, el esfuerzo de compresión máxima de 273
a 886 kg/cm2 y MOE de 77 x 103 a 216 x 103 kg/cm2, en compresión perpendicular el ELP va de
36 a 202 kg/cm2; los valores de dureza en los extremos va de 329 a 1640 kg/cm2 y en la superficie
lateral va de 215.1 a 1562 kg/cm2; en impacto los trabajos de ruptura van de 0.8 kg-m a 7.46 kg-m
y coeficientes de resciliencia de 0.082 a 0.71. Este rango tan amplio de propiedades permite utilizar
las maderas en diferentes usos específicos.
3.2. Descripción de la Unidad Ecológica
3.2.1. Concepto de unidad ecológica
El estado de Morelos está regionalizado en unidades ecológicas UE s (Boyás, 1992). Este autor
considera a la unidad ecológica como una unidad biofísica cartografiable que es homogénea en
cuanto a clima, geomorfología, geología y suelos.
3.2.2. Características generales de la unidad ecológica 1. 3. 6. 10.7
La unidad ecológica (UE)1.3.6.10.7 tiene una extensión superficial de 49,250 ha, se distribuye
hacia la parte central del Estado (Figura 1). El clima que predomina en esta UE es el cálido
subhúmedo con lluvias en verano; la precipitación media anual varía entre 750 y 950 mm; la
temperatura media anual es superior a 22 0C. Se ubica en la provincia de la Sierra Madre del Sur y
particularmente en subprovincia de sierra y valles guerrerenses, las topoformas dominantes
13
pertenecen a las sierras de laderas escarpadas calcáreas; el rango altitudinal varía de 900 a 1600
msnm. El tipo de roca es de origen sedimentario y están clasificadas como calizas y lutitas con
areniscas. El suelo son del grupo Rendzina delgados y sobreyacen en material calcáreo.
Figura 1. Distribución de la unidad ecológica 1.3.6.10.7 del estado de Morelos
La vegetación dominante fisonómicamente en esta UE está compuesta por: Conzattia multiflora,
Lysiloma divaricata, Lysiloma acapulcensis, Bursera longipes, B. copallifera, B. ariensis, B.
glabrifolia, Laucaena sculenta, Ceiba parvifolia, Ceiba aesculifolia, Amphipterygium adstringens,
Ipomea wolcottiana y Pseudosmodigium perniciosum (Boyás, 1992).
14
3.3. Descripción de la especie de estudio
Conzattia multiflora (Rob.) Standl.
Familia.- Leguminosae.
Subfamilia.- Caesalpinoideae.
Nombre común: $Guayacán#; $Palo totole#, $Parotilla#
Es un árbol que alcanza hasta 16 m de altura y diámetro normal de 60 cm con pequeños o
rudimentarios contrafuertes en su base, copa amplia hasta 10 metros de diámetro. Tronco de corteza
externa lisa o ligeramente rugosa, cuando es adulto contiene abundantes lenticelas de color blanco
grisáceo y la corteza interna de color rosado a naranja, hojas dispuestas en espiral, bipinadas de 16
a 26 cm de largo incluyendo el pecíolo, compuesta de 15 pares de folíolos primarios cada uno con
13 a 20 pares de folíolos secundarios. Las flores están dispuestas en racimos de casi 20 cm de largo,
de cáliz verde amarillento de aproximadamente 4 mm de largo, 5 sépalos libres, corola de pétalos
amarillos y 10 estambres. El fruto es una vaina de 7 a 15 cm de largo y de 1 a 4 cm de ancho,
aplastadas, con el margen ondulado, tiene de tres a cuatro semillas.
Es un componente principal de la selva baja caducifolia, se le encuentra en laderas con substratos
de roca caliza. Su distribución se restringe a la cuenca del río balsas (Guizar y Sánchez, 1991).
15
4. METODOLOGÍA
4.1 Colecta y preparación del material
Para realizar el estudio se colectó material del fuste y ramas de cuatro árboles con diámetro
normal entre 20 cm y 30 cm en la Unidad Ecológica 1.3.6.10.7, específicamente en el lugar conocido
como $Ejido Barranca Honda# municipio de Yahutepec, en el estado de Morelos. El primer árbol se
colectó a una altitud de 1390 msnm y exposición NE 550, de este árbol se obtuvieron dos trozas de
0.80 m de largo y dos rodajas de 0.30 m, además se colectaron 8 ramas con diámetros mayores de
10 cm, el segundo árbol se colectó a una altitud de 1380 msnm exposición NE 600, se obtuvieron
tres trozas de 0.8 m y tres rodajas de 0.3 m, de este árbol se colectaron doce ramas, el tercer ejemplar
se colectó a una altitud de 1370 msnm exposición NE 580 se obtuvieron dos trozas y una rodaja, no
se colectaron ramas de este ejemplar debido a que los diámetros de éstas eran menor de 10 cm, el
cuarto árbol se colectó a una altitud de 1340 msnm exposición NE 500 de éste se obtuvieron cuatro
trozas y tres rodajas, únicamente se colectaron cuatro ramas, la longitud de las trozas obtenidas de
las ramas fue variable de 40 cm a 80 cm esto por el seccionado que se hizo para obtener partes más
rectas. Cada troza y rodaja se marco con la siguiente clave, unidad ecológica, número del árbol y
la productividad del sitio, esto para llevar un control del material. Los cabezales de las trozas se
sellaron para evitar una perdida drástica de humedad y se transportaron a las instalaciones del Campo
Experimental San Martinito Tlahuapan, Puebla del INIFAP.
El material se procesó en sectores como lo indica la Figura 2. De las trozas se obtuvieron tablones
de 5.5 cm de espesor y posteriormente se sacaron los polines de sección 5.5 cm x 5.5 cm x 80 cm
(Figura 2A), para las ramas se siguió el mismo procedimiento, en aquellas que no dieron las
dimensiones de 5.5 cm se obtuvieron tablillas de 3.0 cm de espesor después se obtuvieron secciones
de 3.0 cm x 3.0 cm y largo variable, cada una de las piezas fue marcada con la clave de la troza o
rama de la cual se obtuvo. Del total de piezas que se obtuvieron se dividieron en dos partes,
condición verde y condición seca, repartiendo el mismo número piezas de cada troza. Para el caso
de las rodajas se delimitaron zonas de crecimiento a cada 2 cm del centro a la periferia y se marcó
el anillo de crecimiento posteriormente se sacaron tablillas de 3.0 cm de espesor de donde después
16
se obtuvieron las probetas para los estudios de física (Figura 2B), cada probeta fue marcada con la
clave de la rodaja además del sector, anillos y el estudio.
1= Sector
5 =Últimos anillos
3 = Física
Figura 2. Forma de procesamiento del material.
4.2 Preparación de las probetas de ensayo
La metodología empleada para la obtención y preparación de las probetas para la evaluación
de las propiedades físicas fue adaptada de varios autores: Choong y Fogg (1989), Keith y Chauret
(1988), Shupe y col. (1994), Gartner y col. (1997 y Lei y col. (1997). De una rodaja del fuste por
árbol se tomaron tres probetas en cada uno de los siguientes sectores 1, 3, 5 y 7 (Figura 2B), con las
siguientes dimensiones 2.0 cm x 2.0 cm x 2.0 cm.
Física
12
37
8
46
5
A
153
BMecánica
17
La elaboración y dimensionado final de las probetas para las pruebas mecánicas se hizo de
acuerdo a las especificaciones de la norma americana ASTM D-143 (1992) excepto para la prueba
de impacto que se ensayó de acuerdo a la norma francesa NFB51-009 (1942). La realización de las
pruebas por el método primario y secundario en ambos casos se utilizó material del fuste y de ramas.
El número de probetas que se utilizaron en cada una de las pruebas en ambas condiciones seca y
verde, se presentan en el (Cuadro 1), sus dimensiones y forma en las Figuras 3 y 4.
Cuadro 1. Número de probetas utilizadas para la evaluación de las propiedades mecánicas.
Condición Flexión
estática ( I )
Compresión
Paralela ( I )
Compresión
Perpendicular
Dureza Tensión
Perpendicular
Fuste Rama Fuste Rama Fuste Rama Fuste Rama Fuste Rama
Seca 18 7 9 12 8 9 8 9 1 6
Verde 16 5 10 6 9 1 9 1 10 4
Flexión
estática (II)
Compresión
Paralela (II)
Rajado Cortante Impacto
Fuste Rama Fuste Rama Fuste Rama Fuste Rama Fuste Rama
Seca 14 11 14 7 8 1 7 3 12 10
Verde 4 6 8 5 9 3 9 4 11 7
I= Método primario II = Método secundario
18
Figura 3. Probetas libre de defectos para pruebas mecánicas : A) Flexión estática, B) Compresión
paralela, C) Compresión perpendicular, D) Dureza Janka.
5 cm
5 cm
20 cm
B
5 cm
5 cm
15 cm
C
5 cm
1 5 cm
D
5 cm
19
Figura 4. Probetas libre de defectos para pruebas mecánicas: E) Cortante, F) Tensión perpendicular,
G) Rajado, H) Compresión paralela método secundario, I) Flexión estática método
secundario, J) Impacto.
5 cm
E6.3 cm
2.5
F
Cm
9.5 cm
7.6 cm
G
10 cm
H
2.5 cm
2.5 cm
I
41 cm
30 cm
2cm
2cm
J
20
4.3. Proceso de ensayo
4.3.1. Propiedades físicas
Se determinaron las siguientes propiedades físicas: densidad básica, densidad anhidra, densidad
al 12 % de CH, densidad verde, contracción volumétrica total y al 12 % de CH, contracciones
direccionales (radial y tangencial) al 12 % de CH y totales, así como también el hinchamiento
volumétrico y direccionales al 12 % de CH y totales, además del contenido de humedad. Las
probetas se sumergieron en agua y se aplicó vacío para lograr el máximo contenido de humedad en
la madera. Para evaluar las contracciones se les sometió a un proceso de desorpción poniéndolas al
aire libre tomando el peso y dimensiones cada 12 horas durante una semana, después se amplió el
tiempo para la toma de datos, una vez que se equilibró se tomaron los pesos y dimensiones por
ultima vez, posteriormente se pusieron en un horno a una temperatura de 103 � 2 0C hasta que se
logro un peso constante.
Después se pasaron a un desecador que contenía silicagel, se mantuvieron durante 15 minutos
para enfriarlas, se les tomó el peso y dimensiones, enseguida se colocaron las probetas en un
desecador con agua destilada para iniciar el proceso de hinchamiento, éstas fueron sostenidas por
una malla metálica. De la misma forma los pesos y dimensiones se tomaron cada 12 horas durante
la primera semana después se amplio el tiempo porque los cambios ya no fueron tan significativos,
una vez estabilizado los pesos y dimensiones se tomo por última vez las medidas. El cálculo de las
densidades se hizo a través de las siguientes fórmulas:
Donde:
Do = Densidad anhidra
Po = Peso anhidro
Vo = Volumen anhidro
VoPo
=Do (1)
21
Donde:
Db= Densidad básica
Po = Peso anhidro
Vv = Volumen verde
Donde :
D12 = Densidad al 12 % de contenido de humedad
P12 = Peso al 12 % de contenido de humedad
V12 = Volumen al 12 % de contenido de humedad
Donde:
Dv = Densidad verde
Pv = Peso verde
Vv = Volumen verde
Tradicionalmente la contracción e hinchamiento de la madera se da en términos de porcentaje y
difieren con respecto a la dimensión de referencia utilizada. La dimensión verde o saturada se usa
como base de referencia para la contracción, mientras que la dimensión seca se usa en el
hinchamiento. Estos cambios pueden ser direccionales o volumétricos, se pueden calcular mediante
las siguientes expresiones.
Donde:
����� ��&RQWUDFFLón en %
Dv = Dimensión verde o saturada
Ds = Dimensión seca
VvPo
=Db (2)
VP=D
12
1212 (3)
VvPv
=Dv (4)
*100Dv
Ds-Dv=� (5)
22
Donde
.� �+LQFKDPLHQWR�HQ��
Do =Dimensión anhidra
Dh = Dimensión húmeda
Un índice útil de las contracciones e hinchamientos es la proporción de los cambios
dimensionales a un cambio en el contenido de humedad. Esta proporción es una medición del
cambio proporcional en dimensiones asociada con un cierto cambio en el contenido de humedad.
Los índices del cambio proporcional volumétrico son definidos a través de las siguientes expresiones
Skaar (1988).
Donde:
v�Y = Coeficiente de contracción volumétrica
vf = Volumen fijo al punto de saturación de la fibra
dv= Cambio de volumen
dh = Cambio de humedad
Donde:
v.Y = Coeficiente de hinchamiento volumétrico
vo = Volumen anhidro
dv = Cambio de volumen
dh= Cambio de humedad
*100Do
Do-Dh=. (6)
hdvd
v1
=Vf
v� � (7)
hdvd
v1
=Vo
v. � (8)
23
Varios investigadores señalan que existe una relación entre la densidad básica y la contracción
volumétrica total (Stamm, 1964; 1971 y Skaar, 1972). Esta relación puede ser utiliza para estimar
el punto de saturación de la fibra mediante la siguiente expresión.
Donde:
PSF = Punto de saturación de la fibra
�YW� �&RQWUDFFLón volumétrica total
Db = Densidad básica
En el presente estudio también se tomó como punto de saturación de la fibra, el contenido de
humedad donde los cambios dimensionales se estabilizaron durante el proceso de hinchamiento, a
una humedad relativa del 98 %.
Para evaluar estas propiedades se utilizó el siguiente material: un vernier digital de 300 mm con
precisión a centésima de milímetro y una balanza analítica con aproximación a milésima de gramo,
horno para secar muestras de madera, desecadores, bomba de vacío y agua destilada.
4.3.2. Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas se evaluaron mediante los ensayos de flexión estática, compresión
paralela a la fibra, compresión perpendicular, dureza, cortante, tensión perpendicular a la fibra,
rajado e impacto. La realización de estas pruebas se hizo aplicando el método I y II de la norma
americana ASTM D-143, utilizando una máquina universal de pruebas mecánicas Tinius Olsen con
capacidad de 30 toneladas, excepto para la prueba de impacto que se utilizó una máquina AMSLER
con capacidad de 6 toneladas, con un peso del péndulo de 8.5 kg y una altura de caída de 1.2 m. En
el Cuadro 2 se presentan los rangos de carga y velocidades de prueba. Cabe señalar que de cada una
de las probetas ensayadas se obtuvieron secciones de 5.0 cm x 5.0 cm x 2.0 cm y secciones de 2.5
cm x 2.5 cm x 2.0 cm para calcularles su densidad y contenido de humedad. En el Anexo II se
presentan las fórmulas para el cálculo de los diferentes esfuerzos.
Dbvt�
=(%) PSF (9)
24
Cuadro 2. Condiciones de prueba
Prueba mecánica Rango de carga Velocidad de
Aplicación
Condición Seca Condición Húmeda
Flexión estática (I) (Fig. 5) 0 - 1090.91 Kg 0-1090.91 Kg 2.5400 mm/min
Compresión paralela (I) (Fig. 6) 0-27272.73 Kg 0-5454.55 Kg 0.6096 mm/min
Compresión perpendicular (Fig. 7)0-5454.55 Kg 0-5454.55 Kg 0. 3048 mm/min
Dureza Janka (Fig. 8) 0-1090.91 Kg 0-1090.91 Kg 6.3500 mm/min
Cortante paralelo (Fig. 9) 0-5454.55 Kg 0-5454.55 Kg 0.6096 mm/min
Tensión perpendicular (Fig. 10) 0-5454.55 Kg 0-1090.91 Kg 2.5400 mm/min
Rajado (Fig. 11) 0-5454.55 Kg 0-1090.91 Kg 2.5400 mm/min
Flexión estática (II) (Fig. 5) 0-272.73 Kg 0-272.73 Kg 1.2700 mm/min
Compresión paralela (II) (Fig. 6) 0-5454.55 Kg 0-5454.55 Kg 0.3048mm/min
Impacto (Fig. 12) 8.5 kg 8.5 kg 9.8 m/s
25
Figura 5. Prueba de flexión estática
Figura 6. Prueba de compresión paralela a la fibra.
26
Figura 7. Prueba de compresión perpendicular a la fibra
Figura 8. Prueba de dureza Janka
27
Figura 9. Prueba de cortante
Figura 10. Prueba de tensión perpendicular
28
Figura 11. Prueba de rajado
Figura 12. Prueba de impacto
29
4.4. Cálculo de los valores medios y análisis de los datos
Con los datos obtenidos en cada una de las pruebas se calcularon los valores promedio para cada
una de las propiedades físicas así como los diferentes parámetros de resistencia.
Se realizó un análisis de varianza y comparación de medias a través del procedimiento de
diferencia mínima significativa, .� ��������SDUD�FRPSUREDU�GLIHUHQFLDV�HVWDGísticas en cada una de
las propiedades físicas y mecánicas entre árboles, entre fuste y ramas y entre métodos de prueba en
ambas condiciones: saturada y seca. Los valores de cada una de las propiedades se ubicaron de
acuerdo a la clasificación propuesta por Torelli (1982) y Echenique y Plumtre (1994).
Debido a que el contenido de humedad en la condición seca fue un poco diferente a 12 % de CH,
se realizo un ajuste en los valores de resistencia utilizando la siguiente expresión (Dinwoodie, 1981):
Donde :
R12 = Resistencia considerada al 12 % de contenido de humedad
Rs = Resistencia considerada en condición saturada
Rr = Resistencia considerada en condición seca al contenido de humedad real
PSF = Punto de saturación de la fibra
CH12 = Contenido de humedad del 12 %
CHr = Contenido de humedad real
RR log
CH-PSFCH-PSF
+Rlog =Rlogs
r
r
12s12 (10)
30
5. RESULTADOS
5.1. Propiedades físicas
En el Cuadro 3 se presentan los valores promedio de las diferentes propiedades físicas de la
madera de Conzattia multiflora en los Cuadros 4, 5 y 6 se observan las comparaciones de medias
y en las Figuras 13, 14, 15 y 16 se presentan los perfiles de las contracciones e hinchamientos.
Cuadro 3. Propiedades físicas de la madera de Conzattia multiflora.
DENSIDADES EN ( g/cm3 )
Anhidra Básica Al 12 % de CH Verde
0.406 0.370 0.435 1.090
CONTRACCIONES EN ( % )
Al 12 % de CH Totales
Radial Tangencial Volumétrica Radial Tangencial Volumétrica
1.695 3.289 5.103 3.122 5.677 8.985
HINCHAMIENTOS EN ( % )
Al 12 % de CH Totales
Radial Tangencial Volumétrica Radial Tangencial Volumétrica
1.380 2.149 3.723 2.947 5.506 8.988
COEFICIENTES
v�Y�� v�YW v.Y�� v.YW
0.00343 0.00334 0.00315 0.00337
Punto de saturación de lafibra (PSF)
Punto de saturación de lafibra (PSF*)
Relación de anisotropía��7t��5t)
26.861 24.283 1.818
Donde:v�9�� = Coeficiente de contracción volumétrica al 12 % de contenido de humedadv�9W = Coeficiente de contracción volumétrica totalv.9�� = Coeficiente de hinchamiento volumétrico al 12 % de contenido de humedadv.9W = Coeficiente de hinchamiento volumétrico totalPSF= Obtenido por adsorpción PSF* = Calculado utilizando la ecuación (9)
31
Cuadro 4. Comparaciones de medias para las densidades entre árboles
Árbol Densidad anhidra Densidad básica Densidad al 12 %de CH
Densidad verde
1 0.394 B 0.359 B 0.421 B 1.085 B C
2 0.444 A 0.401 A 0.470 A 1.103 A
3 0.407 A B 0.371 A B 0.433 A B 1.083 C
4 0.437 A B 0.400 A B 0.421 A B 1.101 A B
Valores de medias en la misma columna seguidas por la misma letra indica que no hay diferenciasignificativa, p�0.05.
Cuadro 5. Comparaciones de medias para las contracciones entre árboles
Árbol Contracciones al 12 % de CH en (%) Contracciones totales en (%)
Radial Tangencial Volumétrica Radial Tangencial Volumétrica
1 1.83 A B 3.49 A 5.46 A 3.08 A 5.50 A 8.82 A
2 1.75 A 4.09 B 6.02 B 3.23 A 6.26 B 9.58 B
3 2.10 B 3.67 A 5.98 A 3.25 A 5.56 A 9.11 A B
4 1.76 A 3.61 A 5.42 A 2.94 A 5.69 A 8.64 A
Valores de medias en la misma columna seguidas por la misma letra indica que no hay diferenciasignificativa, p�0.05.
Cuadro 6. Comparaciones de medias para los hinchamientos entre árboles.
Árbol Hinchamientos al 12 % de CH en (%) Hinchamientos totales en (%)
Radial Tangencial Volumétrica Radial Tangencial VolumétricaPSF
1 1.41 AB 2.50 A 4.17 A 2.63 A 5.22 A 8.48 A 27.9 A
2 1.13 B 1.86 B 3.13 B 3.15 B 5.90 B 9.55 B 26.1 B
3 1.50 A 1.97 B 3.69 A B 3.01 B 5.13 A 8.75 A 28.0 A
4 1.52 A 2.43 A 4.12 A 2.88 A B 5.69 B 9.01 B 25.6 B
Valores de medias en la misma columna seguidas por la misma letra no son significativamentediferentes, p�0.05.
32
Figura 13. Contracciones con relación al contenido humedad de la madera de Conzattia multiflora.
Figura 14. Contracciones con relación al tiempo de la madera de Conzattia multiflora. (Verde al 12 % de contenido de humedad).
Relación contracción-contenido de humedad
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Contenido de humedad (%)
Con
trac
ción
(%
)
Radial
Volumétrica
Tangencial
Relación contracción-tiempo
0
1
2
3
4
5
6
7
0 72 144 216 288 360 432 504 576
Tiempo (horas)
Con
trac
ción
(%
)
Volumétrica
Tangencial
Radial
33
Figura 15. Hinchamientos con relación al contenido de humedad de la madera de Conzattia multiflora
Figura 16. Hinchamiento con relación al tiempo de la madera de Conzattia multiflora
Relación hinchamiento-contenido de humedad
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 4 8 12 16 20 24 28Contenido de humedad (%)
Hin
cham
ient
o (%
)
Volumétrico
Tangencial
Radial
Relación hinchamiento-tiempo
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 72 144 216 288 360 432 504 576
Tiempo (horas)
Hin
cham
ient
o (%
)
Volumétrico
Tangencial
Radial
34
5.2. Propiedades mecánicas
Los valores promedio de las diferentes propiedades mecánicas de la madera de Conzattia
multiflora en condición verde y ajustados al 12 % se presentan en el Cuadro 7 y la comparación de
medias en los Cuadros del 8 al 19.
Cuadro 7. Propiedades mecánicas de la madera de Conzattia multiflora.
FLEXIÓN ESTÁTICA
CONDICIÓNELP
(Kg/cm2)MOE
(Kg/cm2)MOR
(Kg/cm2)WLP
(Kg-cm/cm3)WCM
(Kg-cm/cm3)
AL 12 % 299.96 71477.7 542.345 0.081 0.705
VERDE 191.05 45642 337.16 0.046 0.4593
COMPRESIÓN PARALELA
ELP(Kg/cm2)
MOE(Kg/cm2)
EMC(Kg/cm2)
WLP(Kg-cm/cm3)
WCM(Kg-cm/cm3)
AL 12 % 235.386 70896.02 333.908 0.436 4.567
VERDE 132.66 29438.20 159.719 0.335 1.494
COMPRESIÓNPERPENDICULAR
DUREZA(Kg/cm 2) CORTANTE RAJADO
ELP (Kg/cm2) LATERAL EXTREMO EM (Kg/cm2) EM (Kg/cm2)
AL 12 % 74.398 249.900 438.289 94.169 5.219
VERDE 37.608 236.014 252.947 59.035 4.079
TENSIÓNPERPENDICULAR
IMPACTO
EM (Kg/cm2) W (Kg-m) K R (Kg) MOR (Kg/cm2)
AL 12 % 29.245 1.061 0.105 119.405 538.962
VERDE 26.601 1.064 0.106 116.325 528.313
Donde:ELP = Esfuerzo al límite proporcional EMC = Esfuerzo máximo de compresiónMOE = Módulo de elasticidad EM = Esfuerzo máximoMOR = Módulo de ruptura W = Trabajo total de rupturaWLP = Trabajo al límite proporcional K = Coeficiente de rescilienciaWCM = Trabajo a carga máxima R = Reacción instantánea a la ruptura
35
Cuadro 8.Comparación de los esfuerzos a flexión estática entre árboles.
Árbol Flexión estática al 12 % de CH Flexión estática verde
ELP MOE MOR WLP WCM ELP MOE MOR WLP WCM
(Kg/cm2) (Kg-cm/cm3) (Kg/cm2) (Kg-cm/cm3)
1 197.22A
55436AB
354.23 A
0.0454 A
0.406A
184.47AB
44420AB
319.92AB
0.0450A
0.4145A
2 276.72 B
66305A
517.81 B
0.0716 A
0.709 B
212.24A
50867A
372.26A
0.0502A
0.4658A
3 210.07 AB
46626 B
405.16 A
0.0557 A
0.646AB
154.81 B
35095 B
281.40 B
0.0400A
0.4851A
4 357.13 C
68490A
521.19 B
0.1057 B
0.614 AB
201.28AB
50867A
361.15AB
0.0473A
0.4900A
Valores medios en la misma columna seguidas con la misma letra no son significativamentediferentes, p�0.05.
Cuadro 9. Comparación de los esfuerzos a flexión estática entre métodos de prueba.
Meto. Flexión al 12 % de CH Flexión estática verde
ELP MOE MOR WLP WCM ELP MOE MOR WLP WCM
(Kg/cm2) (Kg-cm/cm3) (Kg/cm2) (Kg-cm/cm3)
PRIM. 197.51A
54141A
366.60A
0.0450A
0.4598A
187.12A
45033A
329.58A
0.0450A
0.4480A
SEC. 312.05B
67397B
546.69B
0.0872B
0.7475B
199.28A
46921A
353.08A
0.0489A
0.4831A
Valores medios en la misma columna con diferentes letras indica que existe diferenciasignificativa, p�0.05.
36
Cuadro 10. Comparación de los esfuerzos a flexión estática entre el fuste y ramas
Flexión estática condición seca
ELP MOE MOR WLP WCMParte del árbol
(Kg/cm2) (Kg-cm/cm3)
Fuste 251.93 A 58636 A 445.70 A 0.0674 A 0.5961 A
Rama 262.11 A 66255 A 484.79 A 0.0629 A 0.6231 A
Flexión estática condición verde
ELP MOE MOR WLP WCM
(Kg/cm2) (Kg-cm/cm3)
Fuste 194.85 A 45449 A 338.27 A 0.0483 A 0.4601 A
Rama 181.75 A 46113 A 334.44 A 0.0413 A 0.4573 A
Valores medios en la misma columna seguidas con la misma letra no son significativamentediferentes, p�0.05.
Cuadro 11.Comparación de los esfuerzos a compresión paralela entre árboles.
Árbol Compresión paralela al 12 % de CH Compresión paralela verde
ELP EMC MOE WLP WCM ELP EMC MOE WLP WCM
(Kg/cm2) (Kg-cm/cm3) (Kg/cm2) (Kg-cm/cm3)
1 165.48A
227.14A
49829A
0.304A
1.911A
128.60A
160.09A
27298A
0.3384A
1.518A
2 195.05A
261.14A
55083A
0.391A
3.102AB
134.17A
162.68A
31813A
0.3166A
1.527A
3 177.06A
243.78A
37636A
0.422A
4.567 B
128.25A
143.32A
26285A
0.3207A
1.423A
4 224.50A
289.98A
49826A
0.533A
3.279AB
144.19A
167.65A
29774A
0.4273A
1.374A
Valores medios en la misma columna con diferente letra indica que hay diferencia significativa,p�0.05.
37
Cuadro 12. Comparación de los esfuerzos a compresión paralela entre métodos de prueba.
Met. Compresión paralela al 12 % de CH Compresión paralela verde
ELP EMC MOE WLP WCM ELP EMC MOE WLP WCM
(Kg/cm2) (Kg-cm/cm3) (Kg/cm2) (Kg-cm/cm3)
PRIM. 143.93A
196.32A
53885A
0.2108A
1.478A
126.38A
152.49A
30864A
0.2688A
1.192A
SEC. 237.28B
314.70B
50630A
0.5689B
4.567B
140.38A
168.62A
27684A
0.4175B
1.866B
Valores medios en la misma columna con diferente letra indica que son significativamente diferente,p�0.05.
Cuadro 13. Comparación de los esfuerzos a compresión paralela entre el fuste y ramas
Compresión paralela condición seca
ELP MOE EMC WLP WCMParte del árbol
(Kg/cm2) (Kg-cm/cm3)
Fuste 200.72 A 47730 A 269.30 A 0.449 A 3.657 A
Rama 184.23 A 54617 A 247.43 A 0.363 A 2.539 A
Compresión paralela condición verde
ELP MOE EMC WLP WCM
(Kg/cm2) (Kg-cm/cm3)
Fuste 132.29 A 27700 A 160.79 A 0.356 A 1.571 A
Rama 133.27 A 32283 A 157.97 A 0.302 A 1.370 A
Valores medios en la misma columna seguidos de la misma letra no son sigificativamentediferentes, p�0.05.
38
Cuadro 14. Comparación de los esfuerzos a compresión perpendicular, cortante y tensión perpendicular entre árboles.
Compresión perpendicular Cortante Tensión perpendicularÁrbol
Seca Verde Seca Verde Seca Verde
ELP (Kg/cm2) ELP (Kg/cm2) EM (Kg/cm2) EM (Kg/cm2) EM (Kg/cm2) EM (Kg/cm2)
1 70.88 A 58.32 A 108.074 A 67.68 A 18.128 A 21.139 A
2 65.65 A 58.14 A 104.42 AB 59.18 A 31.901 A 26.747 AB
3 51.10 A 46.79 A 103.16 AB 52.93 A -------------- 30.977 AB
4 66.73 A 37.61 A 82.07 B 44.32 A 28.848 A 34.444 B
Valores medios en la misma columna con diferente letra son significativamente diferentes, p�0.05.
Cuadro 15. Comparación de los esfuerzos a compresión perpendicular y cortante entre el
fuste y ramas
Compresión
perpendicular seca
Cortante seca Cortante verdeParte del árbol
ELP (Kg/cm2) EM (Kg/cm2) EM (Kg/cm2)
Fuste 67.162 A 97.009 A 62.574 A
Rama 63.059 A 110.050 A 51.074 A
Valores medios en la misma columna con la misma letra no son significativamente diferentes,
p�0.05.
Cuadro 16. Comparación de los valores de dureza y los esfuerzos de rajado entre árboles.
Dureza seca ( Kg/cm2) Dureza verde ( Kg/cm2) Rajado seco Rajado verdeÁrbolLateral Extremo Lateral Extremo EM ( Kg/cm2) EM (Kg/cm2)
1 192.28 AB 351.54 AB 244.55 AB 278.82 A 5.022 A 4.376 A
2 286.32 A 414.35 A 254.04 A 262.41 AB 4.576 A 4.457 A
3 156.84 B 324.03 B 188.38 B 223.25 AB 5.142 A 3.8 72 A
4 220.10 A B 368.08 AB 224.09 A B 213.27 B 5.816 A 2.508 A
Valores medios en la misma columna con diferente letra son significativamente diferentes, p�0.050.
39
Cuadro 17. Comparación de los valores de dureza seca entre el fuste y ramas
Dureza seca ( Kg/cm2)Parte del árbolLateral Extremo
Fuste 242.57 A 384.85 A
Rama 250.37 A 389.28 AValores medios en la misma columna con la misma letra no son significativamente diferentes,
p�0.05.
Cuadro 18. Comparación de los valores de resistencia al impacto entre árboles.
Árbol Impacto seca Impacto verde
W K R (Kg) MOR2
W K R (Kg) MOR2
1 1.150 A 0.1120 A 106.58 A 474.64 A 0.942 A 0.095 A 116.07 A 532.55 A
2 0.881 A 0.0876 A 118.17 AB 535.70AB 0.733 A 0.072 A 110.77 A 497.53 A
3 0.900 A 0.0877 A 124.84 AB 566.53AB 1.575 B 0.156 B 119.09 A 537.45 A
4 1.387 A 0.1385 A 143.33 B 648.01 B 1.400 B 0.142 B 128.24 A589.68A
Valores medios en la misma columna con la misma letra indica que no existe diferencia significativa,
p�0.05.
Cuadro 19. Comparación de los valores de resistencia al impacto entre el fuste y ramas.
Impacto condición seca Impacto condición verdeParte del
árbolW K R (Kg) MOR
2
W K R (Kg) MOR2
Fuste 1.212 A 0.119 A 129.75 A 584.96A 1.268 A 0.126 A 117.73A532.18A
Rama 0.839 B 0.086 A 106.26 B 480.08A 0.743 B 0.074 B 114.12A522.24A
Valores medios en la misma columna con la misma letra indica que no existe diferencia significativa,
p�0.05.
40
6. ANÁLISIS DE RESULTADOS
6.1. Propiedades físicas
6.1.1. Densidad básica
La densidad es un factor importante en la determinación de las propiedades físicas y mecánicas
ya que caracteriza a las diferentes especies de maderas, es por eso que es necesario conocer esta
propiedad. La densidad más utilizada es la densidad básica, el valor medio obtenido en el presente
trabajo para la madera de Conzattia multiflora (Cuadro 3) es menor al reportado por Ramos (1993)
quien señala un valor para la densidad básica de 0.445 g/cm3. En cada especie el valor de la densidad
exhibe una clara variación respecto a su media, esta variación se atribuye a ciertos factores como
son: calidad del sitio, velocidad de crecimiento del árbol, área geográfica y parte del árbol donde se
tome la muestra (Brown et al.1952). Además de estos factores la densidad es afectada también por
la cantidad de extractivos presentes en la madera.
También es importante señalar que el tamaño de las probetas influye en los resultados, al utilizar
secciones de las probetas de pruebas mecánicas para calcular su densidad básica el valor fue 0.385
g/cm3 que es mayor al que se obtuvo con las probetas pequeñas (Cuadro 3) por lo que se puede
señalar que el tamaño de las probetas y la forma de obtenerlas tienen cierta influencia en la
determinación de la densidad.
De acuerdo al resultado obtenido, la madera de Conzattia multiflora se clasifica como de baja
densidad Torelli (1982) y Echenique y Plumtre (1994)
El resultado del análisis de varianza y la prueba de medias (Cuadro 4) muestra que hay una
variación significativa (p�0.05) entre las medias del árbol 1 y 2 a pesar de que estos fueron
colectados en la misma unidad ecológica, esta variación se puede atribuir a la variabilidad natural
que existe entre individuos de la misma especie, adicionalmente se puede señalar la exposición.
41
6.1.2. Contracciones
Las contracciones son de importancia económica en la madera por los defectos que pueden
ocasionar, generalmente éstas se manifiestan externamente debido a la reducción de dimensiones que
ocurren en las paredes celulares. Donde la madera se contrae a medida que el contenido de humedad
decrece abajo del punto de saturación de la fibra; al ser removidas las moléculas de agua, permiten
que las cadenas de celulosa se acerquen más unas con otras (Stamm 1964). Los mayores cambios
ocurren en el plano radial y tangencial, la contracción diferencial entre estas dos direcciones puede
provocar defectos tales como: grietas, rajaduras, así como distorsión de su forma durante el proceso
de secado y durante su vida en servicio. El grado de contracción depende de varios factores como:
la cantidad de agua perdida, dirección estructural (radial, tangencial y longitudinal), densidad de la
madera, temperatura y el grado de esfuerzos causados por los gradientes de humedad.
Las contracciones que sufre la madera de Conzattia multiflora por la perdida de humedad, según
la clasificación propuesta por Torelli (1982) se ubican en la siguiente categoría: contracción radial
total media, al igual que la contracción tangencial, la contracción volumétrica total se ubica como
baja. Al 12 % de contenido de humedad las contracciones direccionales (radial y tangencial), así
como la volumétrica se clasifican como medias. Los valores promedios de contracciones tanto al 12
% de contenido de humedad como totales (Cuadro 3) son menores a los que reporta Ramos (1993)
para la misma especie, él presenta al 12 % de CH un valor para la contracción volumétrica de 6.33
%, para la dirección tangencial de 3.8 % y la radial de 1.75 %; las contracciones totales cuyos valores
son: volumétrica de 10.59 %, tangencial de 6.45 % y radial de 3.23 %, esta variación se atribuye a
una diferencia en la densidad básica
Por otro lado, si se compara las contracciones que presenta Conzattia multiflora con las
contracciones de la madera de Psedobombax ellipticum que tiene una densidad básica de 0.35 g/cm3
y una contracción radial total de 3.02%, contracción tangencial total de 5.77 % y contracción
volumétrica total de 7.89 %, se observa que tiene un comportamiento similar al de la especie de
estudio, densidad baja y contracción media, contrario de lo que sucede con especies como
Platymiscium lasiocarpum con una densidad básica de 0 .85g/cm3 (Aguirre 1991), Piscidia
42
communis con densidad básica de 0.59 g/cm3 y Platymiscium yucatanum con una densidad básica
de 0.80 g/cm3 (Huerta y Becerra, 1974), presentan contracciones totales tanto direccionales como
volumétricas medias esto indica que aparte de la densidad hay otros factores que intervienen en la
manifestación de las contracciones como la cantidad de extractivos presentes en la madera. Stamm
y Loughborough (1941) señalan que los extractivos depositados en las paredes celulares son los que
ejercen un efecto en la contracción.
Los resultados del análisis de varianza y la prueba de medias (Cuadro 5) muestran que hay
diferencia significativa (p�0.05) entre las medias, a pesar de que los árboles fueron colectados en
la misma unidad ecológica esta diferencia se atribuye a la diferencia en su densidad básica
influenciados tal vez por la exposición y altitud, además de las características genéticas de cada
árbol.
6.1.3. Relación de anisotropía
La relación de anisotropía �Tt/�Rt esta relación depende principalmente de la presencia de rayos
uniseriados y poliseriados. Macintosh (1955) señala que conforme incrementa el porcentaje de rayos
en la sección transversal, la magnitud de las contracciones radiales decrece debido a que se contraen
menos que las células adyacentes, esto da como resultado que la relación se modifique;
adicionalmente a las células de rayo, la madera temprana y la madera tardía también contribuyen a
la contracción diferencial transversal (Schiewind,1959). Entre más elevado sea este valor es un
indicativo de la inestabilidad de la madera y entre más se acerque a la unidad más estable será la
madera.
A pesar de tener contracciones totales medias en la dirección radial y tangencial, la relación
anisotrópica �7W��5W�VH�XELFD�FRPR�DOWD��OR�FXDO�LQGLFD�TXH�SXHGH�SUHVHQWDU�GHIHFWRV�HQ�HO�SURFHVR
de secado si no se tiene cuidado.
Los perfiles de las contracciones (Figura 13) muestran como éstas no se dan de manera repentina
en el punto de saturación de la fibra, Kelsey (1956) y Stamm (1971) señalan que las contracciones
inician por arriba del PSF esto debido a que el secado de la madera siempre se desarrolla bajo
43
gradientes de humedad, así la superficie se encuentra por debajo del PSF y empiezan a contraerse,
mientras que en el interior se encuentra por arriba del PSF. En la (Figura 14) se observa como al
inicio las contracciones incrementan rápidamente, también se observa el tiempo que se lleva en
alcanzar el equilibrio alrededor del 12 % de contenido de humedad. Esto depende de la
permeabilidad de la madera y de las condiciones de humedad y temperatura del medio ambiente, las
condiciones que prevalecieron en el laboratorio durante las mediciones fueron las siguientes: una
humedad relativa promedio de 54% y temperatura de 16 0C.
6.1.4. Hinchamientos
Como se sabe el hinchamiento de la madera al igual que la contracción ocasiona muchos
problemas sobre todo cuando la madera se seca a un contenido de humedad menor y después se pone
en servicio donde la humedad del ambiente es mayor esto hace que cambie sus dimensiones. El
aumento de éstas se da en el rango higroscópico (de 0% de CH al Punto de Saturación de la Fibra),
esto se debe a que los polímeros que componen la pared celular tienen grupos hidroxilo (-OH) y
otros grupos que contienen oxígeno, los cuales atraen a las moléculas de agua a través de enlaces de
hidrógeno (Honorato, 1999); además de la cantidad de enlaces que pueda formar con el sistema que
causa la expansión (Oberg y Hossfeld, 1960), como estos grupos tienen una gran afinidad por el agua
y otros líquidos polares y cuando hay sitios desocupados penetran en la estructura de la pared
expandiéndola lateralmente en proporción al volumen del líquido.
Al usar el mismo criterio empleado en la ubicación de la contracción, para clasificar el
hinchamiento al 12 % de contenido de humedad, se clasifica como bajo en el sentido radial y muy
bajo en la dirección tangencial, al igual que el hinchamiento volumétrico. Para el hinchamiento total,
este se ubica como bajo en la dirección radial, el hinchamiento tangencial se ubica como medio y
el hinchamiento volumétrico se clasifica como bajo.
Si se compara el hinchamiento direccional de la madera de Conzattia multiflora (Cuadro 3) con
los de Swietenia macrophylla que tiene una densidad de 0.397 g/cm3 (Bárcenas y Dávalos, 1998)
cuyos valores de hinchamiento direccional son: Radial 4 % y tangencial 5.9 %, en el sentido radial
44
difiere considerablemente mientras que en sentido tangencial son muy similares. La diferencia en
el sentido radial puede ser explicado por el hecho de que cuando la densidad es menor, el efecto
restringidor de los rayos incrementa más eficientemente (Kollman 1936) citado por Mcintosh (1957).
Los resultados del análisis de varianza y prueba de medias (Cuadro 6) mostraron diferencia
significativa (p� 0.05) en ambas condiciones, la explicación es la misma que se dio para la
contracción, diferencias en la densidad básica además de factores inherentes a la madera.
En la (Figura 15) se observa que el hinchamiento es más o menos lineal con el incremento de
humedad. Por otro lado en la (Figura 16) se observa como al inicio el hinchamiento incrementa
rápidamente esto por el hecho de que existen más grupos (-OH) disponibles que atraen a las
moléculas de agua. Además se observa el tiempo que se lleva para alcanzar el equilibrio bajo las
siguientes condiciones: una humedad relativa cercana al 100 % y temperatura 16 0C. Barbosa (2000)
señala que el agua destilada en el desecador bajo condiciones de laboratorio mantiene una humedad
relativa del 98 %.
6.1.5. Punto de saturación de la fibra.
Humedad en la madera puede existir de dos formas: como agua líquida en los lúmenes o
cavidades y como agua de enlace (higroscópica) en las paredes celulares (Skaar, 1972). Donde el
agua de enlace ocupa completamente la pared celular pero los lúmenes se encuentran vacíos, se
conoce como punto de saturación de la fibra (PSF), la perdida de humedad por abajo de este punto
modifica muchas de las propiedades. Panshin y de Zeeuw (1980) señalan que la cantidad de agua de
enlace presente en la pared celular determina el comportamiento de las propiedades físicas y
mecánicas de la madera.
El valor del punto de saturación de la fibra (PSF) (Cuadro 3) es mayor el que se obtuvo por
adsorpción, que el calculado usando contracción volumétrica y densidad básica. Babiak y Kúdela
(1994) señalan que los métodos empleados en la determinación del PSF tienen una fuerte influencia
en el valor que se obtiene, los métodos basados en valores constantes de propiedades físicas en
45
ocasiones subestiman y en otras sobrestiman el valor del PSF. Asimismo, los cambios en el volumen
externo de la madera en algunos casos no es igual al volumen de agua removida (Kelsey, 1956), por
lo que al utilizarla para el calculo del PSF presenta variaciones. Ramos (1993) da un valor mayor,
porque él tomó como PSF el contenido de humedad donde empiezan a manifestarse las
contracciones, pero para que este valor sea determinado con precisión se necesita un monitoreo
constante del cambio de dimensiones, lo cual no fue realizado. Sin embargo, la desviación con el
valor encontrado en el presente estudio por adsorpción puede ser explicado por la variación que
existe entre los árboles en las diferentes zonas de crecimiento, adicionalmente al fenómeno de
histéresis que se presenta donde la rehidratación de los grupos polares ya no es completa, porque al
secarse la madera muchos de estos grupos se reacomodan enlazándose entre sí, esto hace que ya no
se encuentren disponibles cuando la madera adsorbe humedad (Brown et.al 1952).
El resultado del análisis de varianza y la prueba de medias (Cuadro 6) mostró que existe
diferencia significativa (p� 0.05) entre las medias de los árboles, el valor más alto lo presenta el
árbol 3. Esperando que el árbol 2 fuera el de mayor punto de saturación de la fibra ya que éste
presenta densidad básica más alta así como las contracciones e hinchamientos, esto si se considera
que a partir de este punto se dan los mayores cambios.
6.1.6 Coeficiente de contracción volumétrica
Este valor es un índice útil para saber en que proporción disminuye el volumen de la madera
asociado a una disminución en el contenido de humedad, esto dentro del rango higroscópico, el valor
al l2 % de contenido de humedad y total se presenta en el (Cuadro 3). Se pueden obtener coeficientes
intermedios a un determinado intervalo de humedad, estos son muy importantes por los cambios de
humedad a los que está expuesta la madera en servicio.
Por otra parte es importante señalar que el coeficiente que se obtiene al 12 % de contenido de
humedad es diferente al que se obtiene cuando la madera ha perdido un 12 % de humedad a partir
del punto de saturación de la fibra.
46
6.1.7 Coeficiente de hinchamiento volumétrico
Este valor es otro de los índices de importancia ya que indican en que proporción aumenta el
volumen de la madera asociado a un incremento en su contenido de humedad, esto dentro del rango
higroscópico, en el (Cuadro 3) se observan los valores promedio.
Al igual que los coeficientes de contracción se pueden obtener valores intermedios que indican
cuanto puede cambiar las dimensiones de la madera por los cambios cíclicos de humedad al ser
puesta en servicio.
6.2. Propiedades mecánicas
6.2.1. Flexión estática
Conocido es que la madera sometida a flexión estática desarrolla un sistema complejo de
deformación con tres tipos de esfuerzos, tensión, compresión y cortante, en esta condición los
elementos celulares de la parte posterior a la carga sufren una tensión y los de la parte en contacto
con la carga desarrollan esfuerzos de compresión. Como consecuencia, se generan esfuerzos en al
plano vertical y horizontal del elemento sujeto a flexión (Bodig y Jayne 1982). La resistencia de la
madera a este tipo de esfuerzos es muy importante cuando se requiere para usos estructurales sobre
todo si van a ser utilizadas como vigas.
Los resultados de flexión estática en condición seca (Cuadro 7) indican que los esfuerzos al límite
proporcional son bajos, también el módulo de elasticidad y módulo de ruptura se ubican en esta
categoría. Si se compara el valor del ELP 299.96 kg/cm2 y MOR 542.345 kg/cm2 de esta especie con
los de Burcera simaruba que presenta un ELP de 281.0 kg/cm2 y MOR de 464.50 kg/cm2 ( Novelo,
1964) se puede ver que son ligeramente superiores a pesar de tener una densidad más baja, caso
contrario de lo que sucede con Cedrela odorata una de las especies más conocida y utilizada, que
tiene densidad básica de 0.360 g/cm3 (Barcenas, 1995), sin embargo presenta más alto el ELP de 530
kg/cm2 y MOR 672 kg/cm2. En la condición saturada el módulo de elasticidad se clasifica como muy
47
bajo y el módulo de ruptura como bajo. Los resultados del análisis de varianza y prueba de medias
(Cuadro 8) muestra que existe diferencia significativa (p�0.05) entre los valores medios de los
árboles.
Por otro lado si se comparan los valores medios obtenidos entre el método primario y el
secundario (Cuadro 9) las pruebas con el método secundario arrojan valores más altos, presentando
diferencia significativa P� 0.05 entre los métodos de prueba pero únicamente en la condición del 12
% de contenido de humedad. Barrrett (1974) y Bodig y Jayne (1982) señalan que al disminuir el
tamaño del material se vuelve más homogéneo y también disminuyen los puntos débiles haciendo
que se presente mayor resistencia. El resultado del análisis de varianza y la prueba de medias
(Cuadro 10) muestra que no existe diferencia significativa (p�0.05) entre la parte del fuste y las
ramas.
6.2.2. Compresión paralela
La resistencia de la madera a compresión paralela a la fibra es otra propiedad importante en el
uso estructural de la madera sobre todo cuando se van a desempeñar como poste o columna.
El valor obtenido en compresión paralela condición saturada indica que el esfuerzo a la carga
máxima es bajo. Al 12 % de CH el esfuerzo al límite proporcional se clasifica como bajo y el
esfuerzo a carga máxima se ubica como medio. Al comparar los valores de Conzattia multiflora al
12 % de CH con los de Bursera simaruba que presenta un ELP de 251.40 kg/cm2 y un ECM de
279.60 kg/cm2, se ve que son mayores a pesar de tener densidad básica más baja, al hacer la
comparación con una especie muy conocida y utilizada como lo es Cedrela odorata que presenta
ELP de 231kg/cm2 y ECM de 274 kg/cm2 estos resultan menores a los que presenta la especie de
estudio. El resultado del análisis de varianza y la prueba de medias (Cuadro 11) muestra que no hay
diferencia significativa (p� 0.05) para los valores medios entre árboles en ambas condiciones.
Entre métodos de prueba solo en la condición al 12 % de CH se presento diferencia significativa
(p� 0.05) excepto para el MOE. El análisis de varianza y la prueba de medias (Cuadro 13) indica que
48
no existe diferencia significativa (p�0.05) entre la parte del fuste y ramas.
6.2.3. Compresión perpendicular
Este tipo de esfuerzos es importante en muchos usos estructurales y en los durmientes para las
vías del ferrocarril. Porque indican la capacidad que tiene la madera a compactarse por la acción de
cargas externas (Kollman y Côté 1968), debido a que la tendencia es solamente a compactar las
fibras, y no se puede determinar el esfuerzo máximo por lo que únicamente se determinó el esfuerzo
al limite proporcional.
En la condición al 12 % de contenido de humedad el esfuerzo al límite proporcional se clasifica
como bajo y si se compara este valor con el de Burcera simaruba que tiene un ELP de 49.30 kg/cm2
se ve que es mayor el valor que presenta C. multiflora a pesar de tener una densidad básica más baja.
El análisis de varianza y la prueba de medias (Cuadro 14) no mostró diferencia significativa entre
árboles en ambas condiciones, ni para la parte del fuste y ramas (Cuadro 15).
6.2.4. Dureza
Los valores de dureza que indican la resistencia que tiene la madera a indentarse, propiedad
importante para el procesamiento y trabajabilidad de la madera, a la vez que para la elaboración de
pisos, mazos de madera, plataformas y productos que requieren superficies resistentes al desgaste.
Esta propiedad esta muy relacionada con la densidad básica, porque a medida que los valores de
densidad son mayores la dureza se incrementa.
Los valores de dureza al 12 % de CH (Cuadro 7) permiten clasificar a esta madera como de
dureza baja en los extremos y lateral, se observa que al disminuir la humedad, la dureza en los
extremos es la que mayor incrementa, esto se debe a que al perder humedad la madera se vuelve más
rígida. Si se compara los resultados (Cuadro 7) para la condición seca con los de Cedrela odorata
con una densidad de 0.360 g/cm3 y que tiene una dureza lateral de 254 kg/cm2 y una dureza en los
extremos de 381 kg/cm2, se observan valores similares en la superficie lateral, sin embargo en los
49
extremos la dureza es mayor en Conzattia multiflora.
El resultado del análisis de varianza y la prueba de medias (Cuadro16) mostró diferencia
significativa (P� 0.05) entre los árboles en ambas condiciones, sin embargo entre la parte del fuste
y ramas (Cuadro 17) no se presento diferencia significativa; el árbol que presentó mayor dureza fue
el 2, este comportamiento es de esperarse ya que también tiene mayor densidad básica y como se
mencionó previamente que a mayor densidad mayor dureza.
6.2.5. Cortante
La resistencia de la madera al esfuerzo cortante es un factor limitante en usos estructurales porque
bajo esta condición la madera presenta uno de los valores más bajos de resistencia. Bendtsen y Poter
(1978) y Riyanto y Gupta (1996) señalan que el esfuerzo a cortante en la dirección radial es de 2 a
5 % mayor que la resistencia que ofrece en un plano tangencial. Pero los valores que se presenta en
este trabajo (Cuadro 7) son un promedio de ambas direcciones.
El resultado obtenido al 12 % de CH permite ubicar el esfuerzo que desarrolla esta madera a la
acción cortante como medio, el valor de C. multiflora (Cuadro 7) es similar al que encontró Bárcenas
(1995) para la madera de Swietenia macrophylla 99 kg/cm2 otra de las especies más conocidas y
utilizadas a pesar de tener una densidad básica de 0.42 g/cm3. El análisis de varianza y la prueba de
medias (Cuadro14) mostró diferencia significativa (p� 0.05) entre árboles únicamente en la
condición seca esto tal vez se deba a que al secarse la madera posiblemente se presentaron pequeñas
grietas internas a causa de los esfuerzos de secado, modificando la resistencia de las probetas. Sin
embargo el análisis hecho entre la parte del fuste y ramas (Cuadro 15) no presento diferencia
significativa, p�0.05.
6.2.6. Rajado
La propiedad de resistencia al rajado es de suma importancia sobre todo cuando se va unir la
madera con conectores metálicos (clavos y tornillos), como en la elaboración de cajas de empaque
50
clavadas, porque si no se tiene una resistencia adecuada cuando se hace penetrar el clavo este
ejercerá un efecto de cuña propagando la grieta haciendo una unión débil, una baja resistencia es
deseable en la madera de pino que se utiliza para obtener tejamanil.
El esfuerzo máximo de rajado tanto en la condición seca como en la verde indican que su
resistencia al rajado es baja. Los resultados del análisis de varianza y la prueba de medias
(Cuadro16) no mostraron diferencia significativa (p�0.05) entre árboles en ambas condiciones.
6.2.7. Tensión perpendicular
Como en tensión perpendicular a la fibra la madera ofrece su menor resistencia se debe de evitar
el uso de la madera bajo este tipo esfuerzos. El resultado del análisis de varianza y la prueba de
medias (Cuadro 14) mostró diferencia significativa (p�0.05) entre árboles en la condición verde.
6.2.8. Impacto
Kollman y Côté (1968) señalan que elementos de madera de artículos deportivos, mangos para
herramientas, escaleras y elementos estructurales frecuentemente fallan a la acción de esfuerzos de
impacto que bajo cargas estáticas. Donde esta propiedad se estima midiendo el trabajo necesario para
romper la madera.
Los valores obtenidos para Conzattia multiflora (Cuadro 7), en la condición saturada, se ubican
como muy bajos, lo cual indica que tiene muy baja capacidad de amortiguamiento. Así mismo el
coeficiente de resciliencia al 12 % de CH se ubica como bajo, lo que indica una baja capacidad para
absorber energía. La baja capacidad para soportar cargas de impacto se justifica por el hilo
entrecruzado que presenta ya que una pequeña desviación del hilo reduce la resistencia. Por otra
parte también se observa que la madera verde absorbe mayor energía.
El análisis de varianza y la prueba de medias (Cuadro 18) mostró diferencia significativa (p�0.05)
para la condición verde en los parámetros trabajo total de ruptura (W) y coeficiente de resciliencia
51
(k), al 12 % de CH mostró en el parámetro reacción instantánea (R) y módulo de ruptura (MOR).
Esta diferencia se puede atribuir a la variación natural que existe entre los árboles influenciada tal
vez por la exposición y la altitud donde se colectaron los árboles. Se presento diferencia significativa
(p�0.05) entre la parte del fuste y ramas (Cuadro 19) en los parámetros trabajo total de ruptura (W)
en ambas condiciones: verde y seca.
6.3. Usos posibles
Tomando en cuanta las propiedades físicas y mecánicas de la madera de Conzattia multiflora
una densidad básica de 0.370 g/cm3, la contracción radial total de 3.122 %, tangencial de 5.677 %
y volumétrica de 8.985 %; e hinchamiento radial total de 2.947 %, tangencial de 5.506 % y
volumétrico de 8.988 % y los valores de resistencia al 12 % de contenido de humedad en flexión
estática el esfuerzo al límite proporcional (ELP) de 299.96 Kg/cm2, módulo de elasticidad (MOE)
de 71477.7 Kg/cm2 y módulo de ruptura de 542.345 Kg/cm2, en compresión paralela el ELP de
235.386 Kg/cm2, un MOE de 70896 Kg/cm2 y esfuerzo máximo de compresión de 333.908 kg/cm2,
en compresión perpendicular el ELP de 74.398 Kg/cm2, la dureza lateral de 249.9 Kg/cm2 y en los
extremos de 438.289 Kg/cm2, un esfuerzo máximo de rajado de 5.219 kg/cm2 y la resistencia al
impacto cuyos valores son: trabajo total de ruptura de 1.062 Kg-m, un coeficiente de resciliencia de
0.105 y reacción instantánea a la ruptura de 70.034 Kg. Además de considerar las especificaciones
que señala Echenique y Plumtre (1994), esta especie puede emplearse en los siguientes usos:
muebles económicos, parte de muebles tapizados, cajas para empaque y mangos para herramientas
de trabajo ligero.
52
7. CONCLUSIONES
Los resultados promedio obtenidos para las propiedades físicas de la madera de Conzattia
multiflora indican que es una especie de madera liviana (densidad básica baja), de cambios
dimensionales medios cuyos valores son: contracción radial total de (3.12 %), tangencial de (5.68
%) y la volumétrica de (8.98 %); el hinchamiento volumétrico de (8.98 %), radial de (2.95 %) y
tangencial de (5.51 %), así como una relación de anisotropía alta de (1.82).
Los valores de resistencia mecánica encontrados indican que esta especie es de baja resistencia
tanto en la condición saturada como al 12 % de contenido de humedad.
Los resultados de las pruebas mecánicas en condición seca sólo por el método secundario arrojan
valores más altos que los que se obtienen con el método primario, lo cual indica que en la condición
verde las pruebas se pueden realizar con cualquiera de los dos métodos.
Aunque no se presento diferencia significativa en los valores promedio de resistencia entre la
parte del fuste y ramas en todas las propiedades mecánicas es necesario colectar un mayor número
árboles para obtener mayor cantidad de probetas para poder corroborarlo.
La comparación de medias indica que existe diferencia significativa entre los árboles aunque estos
hayan sido colectados en el mismo sitio por lo que es importante obtener material de diferentes sitios
en las diferentes regiones donde se distribuye la especie para obtener mayor información y poder
establecer un rango de la variabilidad de sus propiedades.
Se recomienda utilizar la madera de Conzattia multiflora para la elaboración de muebles
económicos, partes visibles de muebles económicos tapizados, cajas de empaque y mangos para
herramientas de trabajo ligero.
53
8. LITERATURA CITADA
Aguirre-Verduzco, A. 1991. Caracterización tecnológica de cuatro especie tropicales de Michoacán.
Tesis Profesional.Universidad Autónoma Chapingo. Texcoco, Edo. de Méx. México. 88 p.
American Society for Testing and Material. 1992. Standard methods of testing small clear specimens
of timber. ASTM-143, Philadelphia, PA. pp.37-78.
Babiak, M. y J. Kúdela. 1995. A contribution to the definition of the fiber saturation point. Wood
Science and Technology. 29: 217-226.
Barbosa-Rodríguez, G. 2000. Determinación de coeficientes de difusión de humedad de la madera
de dos especies del género Quercus. Tesis Profesional. Universidad Autónoma Chapingo.
Texcoco, Edo. de Méx. México. 89 P.
Bárcenas- Pazos. G. M. 1995. Caracterización tecnológica de veinte especies maderables de la selva
lacandona. Madera y Bosques. Instituto de Ecología. Xalapa Ver. México. (1) 1:9-38.
Bárcenas-Pazos, G. M. y R. Dávalos-Sotelo. 1998. Swelling of nine mexican woods. Paper presented
at the Forest Products Society 52 nd annual meeting held at Mérida, Yucatán México. Biographies
and abstracts p. 30.
Bárcenas-Pazos, G. M. y R. Dávalos-Sotelo. 2001. Shrinkage values for 106 mexican woods. Paper
accepted to be published in Journal of Tropical Forest Products.
Barret, J. D. 1974. Effect of zize on tension perpendicular-to-grain strength of Douglas-fir.Wood and
Fiber. (6) 2:126-143.
Bendtsen, B. A. y S. Poter. 1978. Comparison of result from standard 2 inch with 11/2 inch shear
block tests. Forest Prod. J. (28) 7:54-56.
Bodig, J. y B. A. Jayne. 1982. Mechanics of wood and wood composites.Van Nostrand Reinhold.
New York.711 p.
Boyás-Delgado, J. C. 1992. Determinación de la productividad composición y estructura de las
comunidades arbóreas del Estado de Morelos en base a unidades ecológicas. Tesis Doctoral.
Universidad Nacional Autónoma de México. México, D. F. 269 p.
54
Boyás-Delgado, J. C.; S. M. Cervantes-Sánchez; J. M. Javelly-Gurria; M. M. Linares-Avila; F.
Solares-Arenas; R. M. Soto-Estrada; I. Naufal-T. y L. Sandoval-Cruz. 1993. Diagnóstico Forestal
del estado de Morelos. SARH, INIFAP, C. E. Zacatepec, Publicación Especial No. 7. Zacatepec,
Mor. México. 245 p.
Brown, H. P; A. J. Panshin y C. C. Forsaith. 1952. Textbook of wood technology II. The physical,
mechanical, and chimical properties of the commercial woods of the United States. McGraw-Hill.
New Yor. 783 p.
Cabrera-Guerrero, M. A. 1992. Algunas características tecnológicas de diez maderas tropicales en
Chiapas.Tesis Profesional. Universidad Autónoma Chapingo. Texcoco, Edo. de Méx. México.
101 p.
Choong, E. T. y P. J. Fogg. 1989. Differences in moisture content and shrinkage between innerwood
and outerwood of two shortleaf pine trees. Forest Prod. J. (39) 3:13-18
De la Paz Pérez-Olvera, C.; F. Robles-Gálvez y A. Simental-Serrano. 1979. Determinación de las
características anatómicas y físico mecánicas de la madera de cuatro especies de leguminosas.
Bol. Téc. 61. Inst. Nac. Invest. For. México, D. F. 35 p.
Dinwoodie, J. M. 1981. Timber is nature and behaviour. Van Nostrand Reinhold. London, Great
Britain. 190 p.
Echenique-Manrique, R. y V. Díaz-Gómez.1972. Algunas características de la madera de once
especies mexicanas. Bol. Téc. 27. Inst. Nac. Invest. For. México, D. F. 71 p.
Echenique-Manrique, R.y R.A. Plumptre. 1994. Guía para el uso de maderas de Belice y México.
Universidad de Guadalajara. Guadalajara, Jal. México. 196 p.
Findlay W. P. K. 1975. Timber propierties and uses. Crosby Lockwood Staples. London. 224 p.
Flores-Rodríguez, L. J. 1966. Características anatómicas, físicas y mecánicas de la madera de tres
especies del Edo. de Campeche. Tesis profesional. Escuela Nacional de Agricultura. Texcoco,
Edo. de Méx. México. 33 p.
Fuentes-López, M. E y J. A. Honorato-Salazar. 1999. Propiedades físicas y mecánicas de la madera
de cinco encinos del estado de Guanajuato. Ciencia Forestal en México. (24) 85: (en prensa).
55
Gartner, B. L. ; H. Lei y M. R. Milota. 1997. Variation in the anatomy and specific gravity of wood
within and between trees of red alder (Alnus rubra Bong.). Wood and Fiber Science. (29) 1:10-20.
Guizar-Nolazco, E. y A. Sánchez-Velez.1991. Guía para el reconocimiento de los principales árboles
del alto balsas. Universidad Autónoma Chapingo. Texcoco, Edo. de Méx. Mexico. 207 p.
Herrera-Rodríguez, J. A., J. E. Barreto-Gómez y F. J. Leal-Montero. 1981. Zapatas de
maderasmexicanas para el sistema de frenos del metro, II Coeficientes de fricción. Bol. Téc. 68.
Inst. Nac. Invest. For. México, D. F. 25 p.
Herrera-Rodríguez, J. A.; J. E. Barreto-Gómez y Herrera-Bailon. 1982. Zapatas de maderas
mexicanas para el sistema de frenos del metro. Bol. Téc. 76. Inst. Nac. Invest. For. México, D.F.
59 p.
Honorato-Salazar, J. A. 1999. Modificación química de la madera y algunos aspectos de adsorpción
y desorpción. Revista Chapingo Serie Ciencia Forestal y del Ambiente. (5) 1:85-89.
Huerta-Crespo, J. y J. Becerra-Martínez. 1974. Anatomía macroscópica y algunas características
físicas de diecisiete maderas tropicales. Bol. Divul. 33. Inst. Nac. Invest. For. México, D. F.
77 p.
Keith, C. T. y G. Chauret. 1988. Basic wood properties of European larch from fast-gwowth
plantations in eastern Canada. Can. J. For. Res. 18:1325-1331.
Kelsey, K. E. 1956. The shrinkage intersection point-its significance and the method of
determinaton. Forest Prod. J. 6:411-416.
Kollman, F. P. y W. A.Côté. 1968 Principles of wood science and technology. I. Solid wood. New
York.592 p.
Kribs, D. A. 1968. Commercial foreign woods on the american market. Dover Puplications, Inc.
New Yor. 241 p.
Lei, H.; B. L. Gartner y M. R. Milota. 1997. Effect of growth rate on the anatomy, specific gravity,
and bending properties of wood from 7-year-old red alder (Alnus rubra). Can. J. For. Res. 27:
80-85.
56
Macintosh, D. C. 1955. Effect of rays on radial shrinkage of Beech. Forest Prod. J. (5) 1: 67-71.
Macintosh, D. C. 1957. Transverse shrinkage of red oak and beech. Forest Prod. J. (7) 3 :114-120.
Nerí-Martínez, J. 1998. Algunas especies tropicales usadas en mangos para herramientas Tesis
Profesional. Universidad Autónoma Chapingo. Texcoco, Edo. de Méx. México. 84 p.
NFB ( L`Association Francaise de normalization). 1942. Norme Francaice, bois essai de choc ou
flexión dynamique. NFB51-009. Paris.
Novelo-Gonzáles, G. J. 1964. Posibles aplicaciones de la madera de cuatro especies tropicales con
base en sus propiedades físicas y mecánicas. Tesis Profesional. Escuela Nacional de Agricultura.
Texcoco, Edo. de Méx. México. 42 p.
Oberg, J. C. y R. Hossfeld. 1960. Hydrogen bonding and swelling of wood, in the dioxane-water
system. Forest Produd. J. (10) 7:369-372.
Panshin, A. J. y C. de Zeeuw. 1980. Textbook of wood technology. 4a. ed. McGraw-Hill. New
York.722 p.
Ramos-Moreno, J. R. 1993. Algunas características anatómicas y propiedades físicas de la madera
de tres especies del Edo. de Puebla. Tesis Profesional. Universidad Autónoma Chapingo.
Texcoco, Edo. de Méx. México. 84 p.
Riyanto, D. S. y R. Gupta. 1996. Effect of ring angle on shear strength parallel to the grain of wood.
Forest Prod. J. (46) 7/8: 87-91.
Schniewind, A. P. 1959. Transverse anisotropy of wood: A function of gross anatomic structure.
Forest Prod. J. (9) 10:350-359.
Shupe, T. D.; E. T. Choong y M. D. Gibson. 1995. Differences in moisture content and shrinkage
between innerwood and outerwood of a single cottonwood tree. Forest Prod. J. (45) 10:89-92.
Skaar, C. 1972. Water in wood. Syracuse Univerity Press. New York. 217 p.
Skaar, C. 1988. Wood-water relations. Springer-Verlag. Belin. 283 p.
57
Solares-Arenas, F. 1997. Determinación de la calidad de arbolado de 10 especies de la selva baja
caducifolia en dos unidades ecológicas del estado de Morelos. Inst. Nac. Invest. For. Agri. y Pecu.
Publicación especial 12. Zacatepec, Mor. México. 27 p.
Stamm, A. J. y W. K. Loughborough. 1942. Variation in shrinking and swelling of wood. Trans. Am.
Soc. Mech. Eng. 64: 379-386.
Stamm, A. J. 1964. Wood and cellulose science. Ronal Press. New York. 549 p.
Stamm, A. J. 1971. Review of nine methods for determining the fiber saturation points of wood and
wood products. Wood Science. 4: 114-128.
Torelli, N. 1982. Estudio promocional de 43 especies forestales tropicales mexicanas. Programa deCooperación Científica y Técnica México-Yugoslavia. Subsecretaria Forestal y Fauna. México.73 p.
58
ANEXOS
I. TABLAS DE CLASIFICACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICASDE MADERAS
Cuadro 1. Clasificación de las propiedades físicas de maderas.
Parámetro Muy baja Baja Media Alta Muy alta Ext. alta
Densidad básica g/cm3 <0.26 0.27-0.38 0.39-0.56 0.57-0.70 0.71-0.89 >0.90
Contracción volumétrica total (%) <7.5 7.6-10 10.1-15.0 15.1-19.0 >19.1
Contracción volumétrica al 12% (%) <4.4 4.5-5.6 5.7-8.5 8.6-10.8 >10.9
Contracción tangencial total (%) <3.5 3.6-5.0 5.1-6.5 6.6-8.0 >8.1
Contracción tangencial al 12% (%) <2.5 2.6-4.0 4.1-5.5 5.6-7.0 >7.1
Contracción radial total (%) <2.0 2.1-3.0 3.1-4.0 4.1-5.0 >5.1
Contracción radial al 12% (%) <1.0 1.1-2.0 2.1-3.0 3.1-4.0 >4.1
Relación de anisotropía 1.0-1.7 1.8-2.3 >2.4
Tomada de Torelli (1982)
Cuadro 2. Clasificación de propiedades mecánicas para madera verde
Clasificación Muy bajo Bajo Medio Alto Muy alto Exc.alta
MOR (Kg/cm2) <306 307-510 511-765 766-1122 >1123Flexiónestática
MOE (Kg/cm2) x100 <82 83-97 98-122 123-163 >164
Com. Axial EMC (Kg/cm2) <22 123-214 215-347 348-541 >542
Dureza EXT. (Kg) <235 236-337 338-439 440-673 674-1020 >1021
Impacto W (Kg-m) <1.53 1.54-2.55 2.5-3.57 3.58-4.59 4.60-6.12 >6.13
Tomada de Torelli (1982) convertida a mks
59
Cuadro 3. Clasificación de propiedades mecánicas para maderas al 12 % de contenido de humedad
Clasificación Muybajo
Bajo Medio Alto Muyalto
ELP (Kg/cm2) <250 251-501 501-750 751-1000 >1001
MOR (Kg/cm2) <400 401-900 901-1350 1351-1800 >1801Flexiónestática
MOE (Kg/cm2)x1000 <70 71-100 101-150 151-200 >201
ELP (Kg/cm2) <200 201-300 301-450 451-600 >600Compresiónaxial
EMC (Kg/cm2) <22 123-214 215-347 348-541 >542
Com. per. ELP (Kg/cm2) <35 36-75 76-120 121-175 >176
Ext. (Kg) <250 251-500 501-1000 1001-1500 >1500Dureza
Lat. (Kg) <200 201-400 401-800 801-1200 >1200
Cortante EM (Kg/cm2) 40 41-85 86-120 121-175 >175
Tens. per* EM (Kg/cm2) 11-25 26-45 46-65 >66
Impacto* K <0.4 0.41-1.0 >1.01
Tomada de Echenique y Plumptre (1994).Tomado de Novelo (1964)*.
60
II. FORMULAS PARA EL CALCULO DE ESFUERZOS
Flexión estática
Donde:
P = Carga máxima en (kg)
P = Carga al límite proporcional (kg)
l = Claro o distancia entre apoyos en (cm)
a = Ancho de la probeta en (cm)
b = Peralte de la probeta en (cm)
/� �'HIRUPDFLón al límite proporcional en (cm)
A = Área bajo la gráfica carga-deformación hasta
la carga máxima en (cm2)
Q = Trabajo por cm2, de la gráfica en (kg-cm)
/W� �'HIRUPDFLón total en (cm)
Compresión paralela
Compresión perpendicular
q = Superficie de aplicación de la carga en (cm2)
Tensión perpendicular
)mc/gk( ba'P
=PLE 2 )mc/gk( ba
P=CME 2
)cm/kg( q'P
=ELP 2
)mc/mc-gk( lba
QA=MCW 3
)mc/mc-gk( lba
QA=MCW 3
)mc/mc-gk( lba2
/'P=LPW 3
)mc/gk( ba/4
l'P=EOM 2
3
3
)mc/gk( ba2
lP3=ROM 2
2
)mc/gk (ba2
l'P3=PLE 2
2
)cm/kg( ab/
l'P=MOE 2 )cm/cm-kg(
2abl/'P
=WLP 3
)cm/kg( sP
=EM 2
61
s = Superficie de falla en (cm2
Esfuerzo cortante
Esfuerzo de rajado
Flexión dinámica o impacto
Donde:
F = Fuerza
D= Diámetro de impresión en la barra de
aluminio en (cm)
R = Reacción instantánea en ( kg)
H = Dureza de la barra de aluminio
K= Coeficiente de resciliencia
W= Trabajo total de ruptura (kg-m)
MOR= Módulo de ruptura en (kg/cm2)l = Claro en la máquina (cm)a = Ancho de la probeta en (cm)b = Peralte de la probeta en (cm)
)cm/kg( sP
=EM 2
)cm/kg( sP
=EM 2
(D)) Ln 2.0259+(-0.24475 EXP =F
H*F=R
ab
W=K
1.666
b*a*2
l*R*3=MOR
2
