INTRODUCCIONEn este trabajo trataremos sobre el ensayo de compresin a lamadera, a travs dela cual determinaremos la serie de deformaciones a la cual estexpuesta la madera tanto paralela como perpendicular a sus fibrasrespectivamente. La toma de datos, el momento de las fallas, las deformaciones y la rotura si la hay porlo que nos permitiremos anticiparnos de lo que va a suceder y cmo van a cmo va a resistir la madera a la deformacin. En la probeta van actuar fuerza por unidad de rea a la cual se la conoce como esfuerzo y que no es ms que el cambio odeformacin de la madera. Tanto en la prctica como enla vida cotidiana la madera estexpuesta a esfuerzos de compresin traccin, flexin y corte o cizallamiento.El presente trabajo consta de la siguiente manera: en la primera parte est los objetivos en el cual se plasma lo que se quiere demostrar realizando dicho trabajo de laboratorio, en la segunda parte se encuentra el marco terico donde se estar definiendo conceptos que sustentaran mediante la teora al mencionado trabajo de laboratorio, tambin se estar mencionando los materiales utilizados en dicho trabajo y los procedimientos recomendados.La otra parte presenta los datos obtenidos del laboratorio y con ello se procede a realizar la memoria de clculo y posteriormente el anlisis e interpretacin de resultados donde se explica por qu el resultado se obtuvo de esa manera. Finalmente el presente trabajo presenta las conclusiones que responder a los objetivos y recomendaciones correspondientes.En tal sentido el presente documento tuvo como objetivos determinar algunas de las principales propiedades fsicas de la madera de diferentes especies forestales procedentes de diferentes bosques secundarios y primarios, tales como: flexin esttica, compresin paralela al grano, cizallamiento, compresin perpendicular al grano, dureza, clivaje, tensin perpendicular al grano.

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES Determinar mediante el diagrama esfuerzos unitarios y deformaciones especficas algunas propiedades mecnicas de la madera.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Aprender a realizar en ensayo de compresin en madera.

Determinar las propiedades fsicas y mecnicas de la madera.

Calcular el contenido de humedad de la madera.

MARCO TERICO

1. EL RBOL Y SU ESTRUCTURAEl rbol est compuesto por tronco, copa y races. Del tronco se obtiene materia prima para la produccin de madera aserrada, perfiles y tableros contrachapados; y de la copa (ramas), tableros de hebras orientadas,

Figura 1: Secciones de un rbol: copa, tronco y races

Al hacer un corte transversal de un rbol y analizar desde el exterior hacia el interior una seccin de ste, se pueden apreciar zonas claramente diferenciadas, las cuales cumplen funciones especficas:

La primera zona apreciable es la corteza, formada por materia muerta, de aspecto resquebrajado, que se divide en corteza exterior y corteza interior (floema). La corteza exterior est compuesta por clulas muertas que cumplen la funcin de proteger la estructura interior frente a agentes climticos y biolgicos.

Figura 2: Seccin transversal de un tronco en que se muestra la corteza exterior y la corteza interior o floema.

Siguiendo hacia dentro se encuentra la corteza interior, compuesta por clulas que trasladan savia elaborada.

Figura 3: En la seccin transversal del tronco se muestra el cambium o cambio, que se encuentra adyacente al xilema y hacia la corteza.

Luego se presenta el cambium o cambio, zona que corresponde al tejido generador de clulas, es decir, donde se produce el crecimiento del rbol. Hacia el interior forma el xilema y hacia el exterior, forma el floema.

En el xilema podemos distinguir la albura hacia el exterior, con clulas que cumplen la funcin de sostn y traslado de agua y nutrientes.

PROPIEDADES MECNICAS DE LA MADERASon aquellas propiedades que se manifiestan en la capacidad de la madera para soportar cargas o torceduras (flexo torsin). Bajo pequeas cargas la madera se deforma en forma proporcional a la tensin, si la carga aumenta y las deformaciones son mayores que la tensin se produce una deformacin permanente. Al seguir aumentando la carga se produce la rotura. Determinan, junto con las propiedades fsicas, durabilidad natural, caractersticas de secado, resistencia al intemperismo, etc. la aptitud tecnolgica de la madera para diferentes usos clasificados en dos grandes grupos: estructurales y revestimientos. La resistencia mecnica de la madera a nivel ultramicroscpico se debe a la resistencia de las microfibrilas formadas por molculas de celobiosa de 8.35 x 7.9 x 10.3 angstrom, unidas mediante enlaces 1,4 alfa entre unidades de glucopiranosa, dentro de las molculas tambin hay enlaces de hidrogeno entre los grupos OH disponibles y entre molculas vecinas tambin hay puentes de hidrogeno, lo que confiere una estructura reticular muy resistente. La mayor resistencia mecnica de la madera est en la regin cristalina, en la regin amorfa no hay puentes de hidrgeno. La orientacin de las microfibrillas determina la resistencia de la madera a los diferentes esfuerzos. Como la subcapa S2 ocupa el 90% de la pared secundaria y tiene un ngulo de orientacin entre 10 a 30, es decir que se orientan casi paralelas al eje principal de las clulas, ofrecen mayor resistencia a esfuerzos paralelos que perpendiculares al grano.

FLEXIN ESTTICA Es el trabajo impuesto a una pieza de madera que descansa sobre dos apoyos, soporta un peso uniformemente repartido a lo largo de su eje principal o situado en un punto o sobre varios puntos determinados. Es consecuencia de la compresin en los elementos anatmicos en los sistemas longitudinal y transversal. Tambin hay esfuerzos de traccin en la parte inferior de la seccin transversal. La falla primero es en la zona de compresin paralela al grano, despus aumentan las deformaciones en la zona comprimida, el eje neutro es traslada a la zona de traccin hasta la deformacin total y la falla. La flexin esttica es una caracterstica indispensable de determinar para decidir la aptitud de uso en algunos elementos de madera como son las vigas, durmientes, puentes, postes, etc. A igual volumen una `pieza de seccin rectangular tiene una mayor resistencia a la flexin que una de seccin redonda; la resistencia a la flexin es mxima sin se aplica la carga en uno de los cantos de la pieza.

Esfuerzo de la fibra al lmite proporcional = 3 P1 L /2 a e2

P1: es la carga al lmite proporcional expresado en Kg fuerza L: es la distancia entre los soportes de la probeta, en cm a y e : son el ancho y espesor de la probeta en cm

Clculo del mdulo de ruptura. = P L / 2 a e2 Clculo del mdulo de elasticidad = P1L/ 4 a e3 Y Y: es la deflexin en el centro de la luz al lmite proporcional en cm.

COMPRESIN Es la resistencia debida a la accin de una fuerza que tiende a aplastar la madera. Este aplastamiento ser mayor en el sentido perpendicular a las fibras y menor en el sentido axial. La compresin en sentido axial es una propiedad muy importante para usos de la madera como postes, pies derechos, etc. La compresin paralela a la fibra depende de la orientacin de las micro fibrillas en el sentido longitudinal, especialmente de la subcapa S2 , Las fibras experimentan un pandeo ms que ofrecer resistencia mecnica, en general el esfuerzo de rotura vara entre 100 a 900 kg/cm2 para maderas con densidad bsica entre 0.2 a 0.8 g/cm3 . Se estima aproximadamente la mitad que la resistencia a la traccin; EFLP es 75% de E mxima, deformacin en el campo elstico 60% de la deformacin mxima. La resistencia a la compresin paralela a la fibra se calcula mediante la siguiente formula:

C Pe = P1/A P1: es la carga al lmite proporcional (kg) A: es el rea de la probeta antes del ensayo (cm-2).La mxima resistencia a la compresin paralela a la fibra se calcula la siguiente frmula matemtica:

CPa. = P2/AP2: es la carga mxima (Kg)

La determinacin del mdulo de elasticidad en compresin paralela a la fibra es como sigue a continuacin:

MOE = (P1) L / AD

P1 : es la carga al lmite proporcional, en Kg fuerzaL : es la distancia sobre la cual se midi la deformacin en cm. A : es el rea de la probeta antes del ensayo en cm2 D : es la deformacin de la probeta en cm.

La determinacin del esfuerzo de la fibra al lmite proporcional en compresin perpendicular a la fibra se calcula como sigue:

MOR = P1/A

P1 : es la carga al lmite proporcional (kg) A es el rea de compresin, ancho de la probeta multiplicado por el ancho de la placa metlica (cm2 )

TRACCINEs la resistencia provocada por la accin de dos fuerzas de signo contrario que tienden a romper la pieza de madera alargando su longitud y reduciendo su seccin transversal. La madera presenta altos ndices de resistencia a la traccin debido a la fuerza de las uniones de los enlaces glucosricos de las unidades de glucopiranosa. La traccin axial es menor que la compresin axial, la que depende de la lignina, especialmente la de la lmina media. Depende del contenido de humedad, de 8% al psf la relacin es lineal; sobre el psf se mantiene inalterable. Tambin depende de la duracin de la carga, de la calidad de la pieza y presencia de defectos como nudos, acebolladura, desviacin de la fibra, 14 rajaduras, grietas, etc. Adems depende de la temperatura, por debajo de 0 C aumenta la resistencia a la traccin.

La traccin perpendicular al grano depende de la lignina que cumple una funcin cementante entre fibras. La madera tiene menor resistencia a este tipo de esfuerzo con relacin a otras solicitaciones mecnicas. En la rotura produce facturas curvas concntricas a los anillos de crecimiento o siguiendo los radios medulares.

La traccin paralela al grano es mucho ms alta que la perpendicular al grano, debido a que las uniones longitudinales entre las fibras son de 30 a 40 veces ms resistentes que las uniones transversales. Produce facturas astillosas.

Disminuye la resistencia a la traccin en maderas de fibras cortas, con nudos, a contenidos de humedad de saturacin de la fibra puede reducir hasta 70%

CIZALLAMIENTO O CORTADURA. Es el esfuerzo que oponen las fibras de una pieza a la accin de dos fuerzas paralelas que tienden a cortar la seccin transversal de la madera. Este esfuerzo depende del grado de cohesin entre elementos, varia en los tres planos de corte y tipo de grano. Depende esencialmente de la lignina, en especial de la lmina media. Depende tambin del plano de la pieza: es mayor en sentido radial que en tangencial. Vara de 25 a 200 kg/cm2, a mayor densidad bsica, mayor resistencia al cizallamiento. Determinacin de la resistencia de la madera al cizallamiento paralelo a la fibra. MOR = P/A

P : es la carga mxima (Kg.) A : es el rea de la zona de cizallamiento (cm2 )

TENACIDAD O RESISTENCIA AL CHOQUE. Es la resistencia que opone la madera sometida al golpe de un cuerpo duro, la resistencia es mayor en sentido axial a las fibras y menor en sentido transversal. Es una medida de la habilidad de la madera para absorber cargas de choque.

T = WL (cos 2 - cos 1)

T: es la tenacidad (kg. cm) W: es el peso del pndulo (kg) L: es la distancia del centro del eje de suspensin del pndulo o centro de gravitacin del mismo. 1 : es el ngulo inicial () 2 : es el ngulo final ()

DUREZA. Es la resistencia que opone la madera a ser penetrada por otros cuerpos (clavos, tornillos, etc.) o a ser trabajada (aserro, cepillo, formn). A mayor peso especfico generalmente hay mayor dureza. La madera con alto contenido de humedad tienen menos dureza. El duramen es ms duro que la albura, dentro del duramen las maderas con fibras de paredes gruesos, pocos vasos y parnquima apotraqueal son ms duras que las maderas de fibras de paredes medianas, numerosos vasos o vasos muy anchos y parnquima paratraqueal. La madera temprana tiene menos dureza que la madera tarda. Algunas inclusiones influyen en la dureza como son los cristales inorgnicos. Tambin influye el grano, maderas de grano recto ofrecen menor resistencia a la penetracin de cuerpos. Asimismo influye el plano de corte.

RESISTENCIA AL CHOQUE O AL IMPACTO. Esta resistencia es mayor en el sentido axial que en el sentido transversal o radial. Depende de la densidad, estructura anatmica, contenido de humedad, direccin de las fibras, etc.

2.2. Factores determinantes de la resistencia mecnica A nivel macroscpico la resistencia mecnica depende principalmente de los siguientes factores: Inherentes a la especie

Inclinacin del grano.

Madera de reaccin. Inclusiones inorgnicas cristales de slice, oxalato de calcio, fosfatos, etc.

Estructura anatmica, bsicamente espesor total de paredes con relacin al volumen total, radios medulares, tipo, longitud y distribucin de parnquima y fibras, proporcin de madera de verano dentro del anillo de crecimiento.

Anisotropa de la madera y plano de aplicacin de la carga.

Proporcin de albura y duramen.

Defectos como nudos, floema incluso, medula, rajaduras y grietas medulares independientes de la especie.

Humedad en la madera, esencialmente la humedad dentro del rango hiigroscpico.

Intensidad y duracin de la carga, relacionada con la fatiga o tensin que puede soportar una pieza sin romperse y provocada por una carga cuya magnitud vara un nmero infinito de veces.

Geometra de la pieza, las piezas de seccin transversal rectangular presentan ms resistencia a algunas solicitaciones mecnicas que la seccin cuadrada.

Temperatura, la temperatura tiene un efecto muy pequeo en la resistencia mecnica de la madera hay una relacin inversamente proporcional entre la resistencia mecnica. A temperaturas debajo de 0C. la flexin, compresin y resistencia al impacto son mayores que a temperatura sobre 0C.

MATERIALES Madera de 4 X 4 X 10

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS Prensa de compresin Vernier Horno: un horno de medidas apropiadas capaz de mantener una temperatura uniforme de 110C 5C Balanza: una balanza o pesa que marque con una precisin de 0,1% de la carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso, graduada como mnimo en 0.01gr. Vasija

PROCEDIMIENTO RECOMENDADO

Medir en ancho y el espesor de la probeta en ambos extremos y en el centro de ella. Aplicar la carga en forma continua con una velocidad constante. Anotar la carga mxima P, obtenida durante el ensayo. Despus del ensayo, extraer de las cercanas de la zona de falla una muestra de 25mm de longitud y de la misma seccin transversal de la probeta, a fin de determinar en ella el contenido de humedad.

ANTES DE PONER AL HORNO

Determinar y registrar la masa de un contenedor limpio y seco.

Seleccionar especmenes de ensayo representativos. Colocar el espcimen del ensayo hmedo en el contenedor y, si se usa, colocar la tapa asegurada en su posicin. Determinar el peso del contenedor y material hmedo usando una balanza seleccionada de acuerdo al peso del espcimen, registrar este valor.

Colocar el contenedor con material hmedo en el horno. Secar el material hasta alcanzar una masa constante. Mantener el secado en el horno a 110C 5C a menos que se especifique otra temperatura.

Luego que el material se haya secado a peso constante, se remover el contenedor del horno (y se le colocar la tapa si se us). Se permitir el enfriamiento del material y del contenedor a temperatura ambiente o hasta que el contenedor pueda ser. Determinar el peso del contenedor y el material secado al horno usando la misma balanza usada. Registrar este valor. Las tapas de los contenedores se usaran si se presume que el espcimen est absorbiendo humedad del aire antes de la determinacin de su peso seco.

PRESENTACIN DE DATOS

N DE ENSAYO123

PESO TARA (gr)211.3211.3211.3

PESO TARA + MUESTRA HUMEDA (gr)232.27234.51236

PESO TARA + MUESTRA SECA (gr)230.75232.78234.1

PESO AGUA (gr)1.521.731.9

PESO DE MUESTRA (gr)20.9723.2124.7

CONTENIDO DE HUMEDAD7.248450177.453683767.69230769

CONTENIDO DE HUMEDAD PROMEDIO (%)7.464813872

N DE ENSAYO123

PESO TARA (gr)211.3211.3211.3

PESO TARA + MUESTRA HUMEDA (gr)278.44251.44271.34

PESO TARA + MUESTRA SECA (gr)243.71231.07239.96

PESO AGUA (gr)34.7320.3731.38

PESO DE MUESTRA (gr)67.1440.1460.04

CONTENIDO DE HUMEDAD51.727733150.747384252.2651566

CONTENIDO DE HUMEDAD PROMEDIO (%)51.58009127

MEMORIA DE CLCULO.Para realizar los clculos correspondientes hemos utilizado las siguientes frmulas:

El peso de la tara se obtuvo en el laboratorio.(El peso de la tara + el peso de la muestra hmeda), se obtuvo en el laboratorio.

(El peso de la tara + el peso de la muestra seca), tambin se obtuvo en el laboratorio.

Peso del agua = ((Peso Tara + Muestra Hmeda) (Peso Tara + Muestra Seca))

Peso de Muestra = ((Peso Tara + Muestra Hmeda) (Peso Tara))

Contenido de Humedad = Dnde: = Peso de agua contenida en la Muestra = peso de la muestra seca

PARA LA MUESTRA DE LA MADERA COPAIBAPESO TARA = 211.30 grPESO TARA + MUESTRA HMEDA (1) = 232.27grPESO TARA + MUESTRA HMEDA (2) = 234.51grPESO TARA + MUESTRA HMEDA (3) = 236.00gr.

PESO DE TARA + MUESTRA SECA (1) = 230.75PESO DE TARA + MUESTRA SECA (2) = 232.78PESO DE TARA + MUESTRA SECA (3) = 234.10

Aplicando la frmula mostrada en la anterior pgina hallamos:PESO DE MUESTRA (1) = 20.97PESO DE MUESTRA (2) = 32.21PESO DE MUESTRA (3) = 24.7

Aplicando la frmula mostrada en la anterior pgina hallamos:PESO DEL AGUA (1) = 1.52PESO DEL AGUA (2) = 1.73PESO DEL AGUA (3) = 1.90

ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS El porcentaje de humedad de las maderas son distintas ello implica distintas resistencias y flexibilidades.

La muestra de la pachaco fue ms resistente debido a que posea menor porcentaje de humedad, peo esto contradice a los los resultados obtenidos peo esto se debe a que solo se tom una muestra.

La muestra de misa fue menos resistente por que posea menor mayor porcentaje de humedad.

Cuando ms seco este la madera ser ms resistente a la deformacin.

La resistencia de cada madera es distinta esto se muestra en muy duras, blandas, etc.

Los resultados son a veces contrarios a la clasificacin de dureza, peo sucede debido a que en los ensayos solo se tomas probetas o pequeas muestras.

CONCLUCIONES